Si vous deviez énumérer dix choses qui manqueraient le plus dans un monde post-TEOTWAWKI, ouvrir un robinet et avoir de l’eau chaude à écoulement libre quand vous le souhaitez devrait être en haut de la liste pour beaucoup d’entre nous.
Dans cet article, je vais présenter un chauffe-eau solaire (SWH) bon marché qui doit être le plus efficace pour le coût. Je l’utilise sur ma propriété presque six mois de l’année et dans une situation sans gel comme une serre, cela pourrait être utilisé toute l’année. Même avec un minimum de compétences et d’outils à main, vous pouvez le construire vous-même.
Cela peut être un système autonome ou intégré à votre système de plomberie domestique à eau chaude normal, vous permettant de profiter lorsque le soleil brille, puis en fermant deux vannes, vous vous rabattez facilement sur votre chauffe-eau propane/électrique en marche. jours nuageux. Dans un article SB séparé, je montrerai comment connecter des chauffe-eau alternatifs aux conduites de plomberie principales afin que votre chauffe-eau ordinaire puisse être une sauvegarde rapide.
Il s’agit d’un projet solaire de plus qui se rentabilise aujourd’hui en économies d’énergie et qui facilitera demain la transition vers un monde post-TEOTWAWKI.
POURQUOI UN CHAUFFE-EAU SOLAIRE ?
En raison de la forte densité de l’eau, il faut beaucoup plus de propane pour chauffer l’eau que pour faire frire le bacon et les œufs. La dernière chose que je veux faire quand le SHTF est de gaspiller l’eau de chauffage au propane si l’homme au propane ne sera plus qu’un lointain souvenir, je vais en parler à mes arrière-petits-enfants. Avec rien de plus que le soleil, un panneau solaire de 25 watts (ou une batterie de votre véhicule post-SHTF et un chargeur solaire à 15 $), vous pouvez faire fonctionner ce chauffe-eau solaire pendant des années. Le chauffage de l’eau nécessite très peu de travail : ouvrez deux vannes, actionnez un interrupteur et ignorez-le jusqu’à quelques heures plus tard, lorsqu’il est temps de l’éteindre. Combien de temps faudrait-il pour chauffer 30 gallons sur votre poêle à bois ou votre feu de camp dans la cour? À quel point est-il dangereux de se promener avec des casseroles d’eau chaude sur le chemin de la salle de bain ou de la cuisine ? Les douches chaudes sont-elles agréables par rapport à un bain à l’éponge ?
LES BASES DES CHAUFFE-EAU SOLAIRES À TUBE NOIR
L’idée générale de ce chauffe-eau est de prendre de l’eau chaude ou froide d’un réservoir de stockage, de la faire circuler à travers des serpentins de tubes noirs pour absorber l’énergie du soleil, puis de la renvoyer dans le réservoir de stockage un peu plus chaude qu’elle ne l’était à son départ. Après suffisamment de cycles, il capte suffisamment de chaleur pour répondre aux besoins en eau chaude de la journée.
Ce SWH utilise des tubes de petit diamètre avec une grande surface, ce qui le rend très efficace. À l’aide d’un serpentin plat fabriqué à partir de tubes d’irrigation Rain Bird T70, un SWH peut être fabriqué avec un grand serpentin ou deux serpentins plus petits connectés ensemble. Étant donné que le T70 est un tube d’irrigation hors sol, il est très résistant à la dégradation par les UV, évalué à 70 psi (une maison moyenne utilise 30 à 50 psi), et chaque agence de test que j’ai vérifiée donne aux tubes en polyéthylène une durée de vie de 50 à 100 ans, encore plus longue que CPVC.
Avec un rouleau de 500 pi de tube de ½ po ne coûtant que 39 $, vous pouvez fabriquer des bobines assez grandes et peu coûteuses jusqu’à six pieds de diamètre lorsque vous utilisez les 500 pieds. Plus le serpentin est gros, plus vous pouvez exploiter l’énergie du soleil pour produire plus d’eau chaude ou réduire le temps nécessaire pour chauffer les 20 à 30 gallons de votre chauffe-eau domestique. L’utilisation de 400 pi fera deux bobines interconnectées côte à côte de 46 pouces de large, s’insérant parfaitement dans un SWH de la taille d’une feuille de contreplaqué. L’une ou l’autre version chauffera beaucoup d’eau même les jours partiellement nuageux. Dans les régions nordiques à faible rayonnement solaire, plus c’est gros, mieux c’est.
J’ai assemblé ce SWH en moins de deux jours à un coût inférieur à 70 $ (un peu plus élevé maintenant avec des coûts de construction accrus), et lors du test, il a augmenté la température d’une baignoire de 15 gallons d’eau de 40° en trois heures à un température finale de 120 °F.
CHAUFFE-EAU SOLAIRE RAIN BIRD EN BOÎTE
Un chauffe-eau solaire Rain Bird très simple peut être fabriqué rapidement et à moindre coût, et des serpentins jusqu’à 6 pi de diamètre peuvent être placés sur un toit ou une surface plane pour faire le SWH le moins cher de tous, bien que plus difficile à déplacer en cas de besoin et en fonction de l’emplacement, plus difficile à couvrir à la fin des cycles de chauffage de chaque jour. Enfin, aux latitudes nord-américaines typiques, plus la surface est plate, moins elle est efficace. Mais encore une fois, très facile à monter et le moins cher.
Cet article traite d’une version beaucoup plus efficace enfermée dans une boîte noire comme le montre la photo 2. Cette version est facile à déplacer, à ranger pour l’hiver, couverte chaque après-midi, et l’efficacité peut être maintenue en ajustant l’angle de la boîte pour correspondre à la changement d’angle du soleil au cours de l’année.
Mon SWH a deux bobines côte à côte dans une boîte rectangulaire de 79″ x 34″ avec un total de 200′ de tube. Il utilise non seulement le rayonnement solaire direct pour la chaleur, mais aussi l’effet de serre fourni en enfermant les serpentins dans une boîte noire recouverte de verre. Cela augmente la température à l’intérieur de la boîte à n’importe où entre 120 ° F et 170 ° F + de la fin du printemps au début de l’automne.
Le seul gros inconvénient de tout chauffe-eau solaire à serpentin est qu’il est difficile à vidanger et ne doit être utilisé que pendant les mois sans gel, ou utilisé de manière à éviter le gel. Le placer dans une serre ou devant une porte-fenêtre orientée au sud à l’intérieur de la maison en serait deux exemples.
LES MATÉRIAUX NÉCESSAIRES
Tuyau d’irrigation – La première chose dont vous aurez besoin est un rouleau de tuyau d’irrigation de ½ », en particulier les Rain Bird T70-500 ou un équivalent raisonnable. À 39 $, HomeDepot était considérablement moins cher que les autres sources que j’ai vérifiées. Rain Bird T63 mesure également ½ », mais ne fonctionne pas avec les raccords barbelés gris bon marché disponibles dans les quincailleries.
Pompe à eau de 12 volts – Je préfère une petite pompe à eau chaude de 12 volts, j’ai donc la possibilité de la faire fonctionner avec un adaptateur de 115 volts, directement à partir d’un petit panneau solaire ou d’une batterie de 12 volts. Assurez-vous que la pompe que vous utilisez est conçue pour l’eau chaude, car la plupart d’entre elles ne le sont pas. Les deux principales caractéristiques que je recherche sont une longue durée de vie (plus de 30 000 heures) et un faible rendement (~ 2 gallons/minute). La section ci-dessous, « Amorce rapide sur les systèmes d’eau en boucle fermée » expliquera plus en détail comment les petites pompes peuvent accomplir autant et pourquoi vous voudrez probablement un système en boucle fermée.
Raccords de plomberie – Vous aurez besoin de divers raccords cannelés de ½ po disponibles dans n’importe quelle quincaillerie pour connecter le tuyau d’irrigation à la pompe et à votre réservoir d’eau chaude.
Bois d’œuvre – Vous aurez besoin d’une boîte pour contenir le tube d’irrigation enroulé, construit à partir de 2 x 4 traités et d’une feuille de contreplaqué ou d’aggloméré de ½ po. Pour économiser de l’argent, vous pouvez modifier la taille de la boîte pour utiliser tous les matériaux réutilisés que vous avez peut-être déjà sous la main.
Matériau de vitrage – J’ai utilisé une porte-fenêtre recyclée, mais je recommande d’utiliser une feuille complète de contreplaqué et de panneaux de serre en polycarbonate ondulé, disponibles chez HomeDepot et ailleurs.
UN PRINCIPE RAPIDE SUR LES SYSTÈMES D’EAU EN BOUCLE FERMÉE
Pour que ce SWH fonctionne efficacement avec une petite pompe, il est important de comprendre le concept de boucle fermée.
Une caractéristique de toute pompe à eau est appelée « tête maximale », qui fait référence au nombre maximal de pieds que la pompe peut élever de l’eau dans une boucle ouverte. Une boucle ouverte utilise deux tuyaux ou tuyaux à extrémité ouverte avec une pompe au milieu pour déplacer l’eau d’un endroit à un autre, comme le pompage de l’eau de votre baril de pluie dans votre jardin. Chaque fois que l’eau ne circule pas, comme avec une pompe de puisard, vous avez une boucle ouverte. L’eau est très lourde, donc la petite pompe de 12 volts de ce SWH n’est évaluée qu’à 9,8 pieds de hauteur manométrique maximale, ce qui signifie que dans un système en boucle ouverte, la pompe aura du mal à pomper l’eau du rez-de-chaussée au deuxième étage de votre maison ( +8′), et le troisième étage (16’+) est hors de question.
D’autre part, avec un système en boucle fermée, la pompe peut soulever l’eau aussi haut que vous le souhaitez, dans des limites raisonnables en raison d’autres facteurs tels que la traînée. Une boucle fermée fonctionne sur le même principe qu’une grande roue. Une grande roue est équilibrée, de sorte qu’il faut de l’énergie pour déplacer Fat Fred dans la position de trois heures vers le haut contre la gravité, Heavy Hanna descendant de la position de neuf heures équilibre l’équation avec la gravité, laissant beaucoup moins de travail à la Ferris moteur de roue. L’eau dans un système en boucle fermée fonctionne de la même manière. Pour chaque livre d’eau qui monte, une livre d’eau ailleurs dans le système descend, s’équilibrant sur le plan énergétique et permettant à une très petite pompe de faire le travail.
Lors du cycle de l’eau dans un système SWH en boucle fermée, la pompe prélève l’eau du réservoir de stockage, l’envoie dans la conduite pour circuler dans le SWH, puis la renvoie au réservoir de stockage. Il n’y a pas de conduites ouvertes dans la plomberie ou le réservoir de stockage, nous l’appelons donc un système en boucle fermée. Notre toute petite pompe 12v avec une hauteur de chute maximale de seulement 9,8 pieds peut maintenant soulever l’eau de 30 pieds si nécessaire, car l’eau qui retombe de 30 pieds de l’autre côté de la boucle la tirera. Tout est équilibré de sorte que la pompe agit simplement comme un circulateur. Gardez ce concept important à l’esprit lors de la conception du réservoir de stockage d’eau chaude dans votre système SWH.
(À conclure demain, dans la partie 2.)