Thermométre différentiel


Préambule démoralisant
Economiser l'energie, c'etait il y a peu de temps pour les idéalistes. Quoi de plus simple que de commander du fuel ou que d'installer des convecteurs. Seulement voila ! Les prévisions sur les réserves de pétrole sont revues à la baisse au fil des mois. On nous avait dit 30 ans, c'etait avant que le milliard et demi de Chinois ne découvre les joies de l'automobile ! 15 ans, Put... 15 ans et plus de fuel, d'essence, les matiéres plastiques en crise et le chauffage compromis.
Face à ces perspectives, il faudrait peut être penser à investir pour les (mauvais) temps futurs. Certes on va bien nous trouver des energies nouvelles ( et taxables !) mais s'il en reste une gratuite, c'est bien notre vieux soleil. Centrale nucléaire naturelle et garantie pour encore pas mal de temps !
Le chauffage solaire
Les capteurs solaires thermiques sont éléments trés simples à construire. Notez que certains malins vous les factureront à prix d'or alors que la réalisation d'un capteur est à la portée du premier bricoleur venu. Si j'ai un moment, je vous donnerai des tuyaux ( tuyaux ?? !)
Le principe

Le capteur C reçoit les rayons solaires et sa température s'éléve. Lorsque le delta température entre le capteur et la sortie de l'échangeur E devient suffisant, le thermostat différentiel TD démarre la pompe P qui assure la circulation du fluide et des calories qu'il transporte.
L'échangeur E, transfére les calories du fluide porteur à sa propre enceinte qui accumule la chaleur.
Dans les cas, trés rares, ou il sera possible de placer le capteur plus bas que le récupérateur, on pourra se passer de la pompe et de son electronique de commande, le rendement thermique devient alors plus faible mais sans dépense de courant puisque l'échange est assuré par thermo_syphon.
L'échangeur peut prendre la forme d'un chauffe-eau solaire ou d'un PCS (Plancher Chauffant Solaire). Il est evident que le dimensionnement des capteurs sera lié à la quantité d'énergie necessaire à chaque cas.
Je n'entrerai pas dans ces calculs que vous trouverez sans trop de peine sur les quelques sites du Web spécialisés dans les energies "nouvelles". Pour référence, un capteur de 1,5m x1,5m est suffisant pour tenir en température un chauffe-eau (150 litres à 60°) une bonne partie de l'année.


Le circuit de commande
Différemment d'un thermométre ou thermostat, le montage proposé déclenche sur la différence de température entre Capteur et Echangeur
Le delta température peut être réglé à partir d'un ecart d'une quinzaines de degrés. Supposons un petit matin ou l'échangeur n'est qu'à 10°, la pompe assurera le transfert dés que le capteur sera réchauffé à 25°.En cours de journée, le capteur va récupérer de plus en plus de chaleur qui sera transférée systématiquement à l'échangeur. Notez que cet échange est indispensable et qu'il ne faut en aucun cas arrêter le processus sous peine d'infliger une surpression au circuit ( rôle du vase d'expansion du capteur)
Il va de soit que j'ai choisi les composants les plus rustiques et les plus fiables pour eviter les problémes de mise au point et de maintenance. Le choix de la pompe restera votre probléme en fonction de la hauteur de refoulement, j'ai pu trouver (aux puces !) une pompe en 12 Volts qui refoule à 5 métres avec un débit assez faible mais suffisant.
Rien n'empêche d'utiliser une pompe en 220 Volts si vous faites confiance à l'EDF !

Les composants
Un 741 ( Classique, pas cher et robuste)
R1 = 10 K (marron,noir,orange)
R2 = 10 K (marron,noir,orange)
R3 = 3,3 Mohms (orange,orange,vert)
R4 = 3,3 Mohms (orange,orange,vert)
P1 = potentiométre linéaire (A) 10K
C1 = Chimique 100 MicroFarads
C2 = Chimique 470 MicroFarads
Relais ( voir texte)
T1 et T2 = Deux "vieux" Germanium (voir texte)

L'alimentation sera assurée soit par un bloc secteur soit par batterie auto

La réalisation
Ne me demandez pas un typon pour une réalisation aussi simple d'autant que la platine principale ne comporte pas les deux transistors !
Je précise que j'ai utilisé des résistances CMS qui simplifient le travail ( soudées côté cuivre pas de trous !)
Les pattes 1 ,5 et 8 du 741, inutilisées, peuvent être laissées en l'air
Les "capteurs"
Les transistors T1 et T2 doivent être triés dans de vieux germanium qui dérivent comme des fous avec la température. Rassurez vous on trouve facilement ce genre de denrée, les miens sont des SFR 243 mais la liste est longue : AC126,AC117 etc... Pratiquement tous les petits BF Germanium on un Béta qui dérive avec la température. Il convient toutefois de trouver 2 transistors du même type qui simplifieront le réglage final
Nos deux "sondes" seront reliées à la platine par du cable à deux conducteurs + blindage ( Le blindage est utilisé comme troisiéme fil pour relier les emetteurs). Le fil blindé pour enceintes convient trés bien.
Prenez soin de souder solidement les pattes des transistors aux extrémités de câbles et assurez l'étancheité par enrobage, gardez à l'esprit que vos "sondes" seront soumises à de rudes épreuves climatiques


Les transistors devront être fortement serrés sur les conduites par des colliers de serrage metalliques à vis (Serflex)
Ces élements doivent être d'une résistance mécanique suffisante car ils seront généralement difficiles d'accés sur l'installation
La mise en place
La petite platine sera protégée par un boitier d'ou sortiront les câbles vers les sondes, la ligne d'alimentation et l' accés au potentiométre
La sonde basse sera serrée contre le tuyau de retour en aval de la pompe, la sonde haute dans le milieu du capteur.
Avant d'alimenter le montage, s'assurer que le circuit capteur, serpentin est bien plein, au besoin forcer un moment le fonctionnement de la pompe pour chasser les bulles, complétez au besoin par le vase d'expansion .
Avant l'apparition du soleil, mettre le montage sous tension et régler le potentiométre pour arrêter la pompe.
Au bout d'environ 2 heures d'ensoleillement du capteur, régler le potentiométre pour juste déclencher la pompe. L'échange doit commencer puis s'interrompre à chaque fois que l'équilibre thermique se crée.

Le relais
Il doit "tirer" vers 10 Volts, si la pompe est alimentée en 12 Volt, un relais pour automobile conviendra, sinon il faudra trouver un relais à pouvoir de coupure prévu pour le 220 Volts.J'ai utilisé un relais 12V 300 ohms Siemens.
Le condensateur de 100 Mf aux bornes du relais est destiné à éliminer les éventuelles perturbations (50hz) qui pourraient être ramenées par les sondes malgré leur blindage et qui pourraient conduire le relais à vibrer.


Chose promise ....
Je vous ai parlé plus haut de la réalisation de capteurs solaires thermiques. Rien de bien mystérieux, tout bon bricoleur peut s'y lancer sans risque. Voici un exemple:
Une simple "caisse carrée", fond en contreplaqué marine, bords en latté, : (1,5m x 1,5m x 18cm) Au centre du panneau, fixer un coude (cuivre) débouchant sur la face arriére.Garnir le fond du capteur d'un isolant.
A partir du coude, enrouler le tube néopréne en spirale ( il faudra légérement chauffer le tuyau pour l'assouplir sur les premiers tours).Assurez les serrages tubes cuivre-néopréne par des colliers metalliques à vis ( Serflex)
Prendre du tuyau néopréne pour adduction d'eau (noir) le plus petit possible ( 18mm).
Continuer la spire jusqu'à remplir tout le cadre (au besoin, attachez le tuyau avec du fil de fer pour tenir la spire bien sérrée). La sortie est aussi réalisée par un coude traversant le panneau, n'oubliez pas le té de derivation vers l'indispensable vase d'expansion.
La face exposée au soleil sera fermée par un double vitrage ( vitres 3mm) qui assure l'effet de serre. La manipulation de grandes vitres etant délicate, la face avant peut être organisée en 4 parties ( à la maniére d'une fenêtre à 4 carreaux double vitrage).
Pour le liquide échangeur, le plus simple reste le liquide de refroidissement automobile, trés bon porteur et antigel. Pour le remplissage, l'idéal est de placer le capteur à plat (vitres vers le ciel) et de forcer la pompe pour éliminer les bulles

Restera à positionner le capteur, idéalement au sud avec une inclinaison voisinant les 50°.
Les tuyaux de raccordement peuvent être des PER (rouge) qu'il faudra gainer d'isolant.(vendus par 20,30,80m)

Vous trouverez certainement d'autres descriptions de réalisations plus ou moins complexes, les capteurs ne posent pas de problémes particuliers. Côté échangeur, les chauffe-eau solaires "tout prêt" restent trés chers car peu demandés pour le moment quand au PCS ( Plancher Chauffant) il doit en principe être prévu dés la construction à moins ....qu'un faux plancher ?
Je laisse place à votre imagination pour tirer le plus possible des idées que vous livre.

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