Sommaire :

Historique et contexte :
Achat d'une ferme :
Situation :
Exposition :
État des lieux :
Travaux effectués, énumérations :
Vie de la famille : Entreprendre et construire.
Utilisation de cette maison :
Chauffage en 2009 :
Historique du projet de chauffage :

• En 2005
• Objectifs
• Isolation réalisée
• Choix du chauffage

Réalisations :

• Présentations des acteurs bénévoles
• Conception
• Interrogations
• Régulation

Remarques après 24 mois de fonctionnement :

• Travaux à faire

Historique et contexte :

En 1977, travaillant dans le Doubs et devant faire de nombreux aller-retour à Lyon, nous avons cherché un point de chute pour se reposer. Rencontres avec les amis et la famille à mi-chemin entre Besançon et Lyon.

Achat d'une ferme :

Achat d'une très vieille ferme de 1700 à 25 km au sud de Lons le Saunier, à Graveleuse hameau de Rosay 39190. Prix correspondant à nos ressources.

Situation :

Le hameau est situé à 10 km de Cousance sur la nationale 83. La maison (ancienne ferme) est accessible par la départementale menant à Orgelet, puis chemins secondaires.
Altitude : 500 m.
Hiver : température hivernale :
La journée, si le soleil est présent la température extérieure se situe vers +15°C.
Le brouillard et le temps couvert se maintiennent en dessous des 450 m.
Nombre d'habitants: 8 actuellement dont un jeune couple qui a la volonté de construire une ferme nouvelle (vaches laitières pour le comté).
Commerces à 10km.

Exposition :

La maison est mitoyenne avec deux granges côté sud et côté nord.
L’entrée se situe à l’Est et donne sur un chemin sans issue. Deux sorties donnent sur le jardin, côté Ouest, puis sur des prés.
Pas de canalisations eaux pluviales et eaux usées.
Voies sans issues.

État des lieux en 1978 :

Une poutre maîtresse à changer.
Toiture à refaire.
4 dalles précontraintes à réaliser avec ceinturage des murs. (murs en pierres), chaux et terre, épaisseur 50cm à 100cm.
Pas de toilettes, pas de salle de bains.
Un point d'eau sur évier en pierre taillée.
Plancher à changer entièrement.
Cuisine avec dallage en «dalles pierres massives » (à récupérer pour terrasse)
Drainage des eaux pluviales sur 15 m à créer avec un regard de 1m*1m*1m.
Deux autres regards sont prévus pour recevoir les eaux pluviales après un tuyau de diamètre 250mm enterré sur 40 mètres.
Traitement futur des eaux usées (fosse toutes eaux + septodiffuseurs)
Un poêle à bûches au milieu d'une pièce.
Electricité (2 points lumineux +2 prises)
Terrain en friches.
Rucher abandonné.

Vie de la famille :Entreprendre et construire.

Cela a servi d'école d'apprentissage. Gros travaux avec deux petites entreprises locales.
Nous développerons plus tard les étapes de travaux (photos et vidéos). Métiers : terrassement, béton, outillages divers, bois, plomberie, électricité, peinture, défrichage, jardinage et enfin apiculture (6 ruches langstroth)

Utilisation de cette habitation :

Maison secondaire utilisée un week-end sur trois et 2 à 3 mois/an l'été par 2 et 6 personnes.
Un rucher de 6 ruches suivi depuis 35 ans ; production de miel, cire, observation des abeilles. capture d'essaims.
Arbres fruitiers pommiers, poirier, prunier, cerisiers merisiers, châtaigniers, cordons fruitiers.
Arbres mellifères, groseilliers, framboisiers, cassis, apprentissage de la taille et confitures, tilleul, châtaignier, acacia, prunellier, aubépines, etc...
Observations sur la diversité florale, végétations variées, faune, etc.... de la région. (orchis, nivéoles, perce-neige, bois joli, scille, crocus, pulmonaire, sceau de Salomon, coucou, primevère, violettes, pissenlit, asperge sauvage, bouton d'or, ancolies sauvages, marguerite, sédum, valériane, mélisse, menthes, trèfle blanc, luzerne, lotier, ficaire, bourrache, œillets, jonquilles, lys, hémérocalle, cyclamen, chélidoines, iris, phacélie, thym, laurier, lavandes, centaurée, coquelicot, myosotis, soucis, plantain, fraises, mures, serpolet, etc...
Abeilles, coléoptères, bourdons divers, guêpes, frelons européens, sphinx colibri, hyménoptères divers
Chevreuils, sangliers, renards, chauve-souris, blaireaux, martres, lapins, etc...
Jardinage (tous légumes)
Prévu au futur : restauration d'un four à pain (chaux à l'ancienne)
Réparations par nous-mêmes depuis 35 ans suivant temps libre.
Apprentissage des techniques : maçonnerie, dalles, carrelage, enduits, bois, électricité, plomberie, traitement des eaux usées par fosse toutes eaux et septodiffuseurs (réalisé, vérifié et agréé par la SATA).

Chauffage en 2009 :

Une cuisinière bois dans la cuisine et un poêle bois/sciure turbo à l’étage de 11 kw.
2 conduits de cheminées refais à neufs isolés pour la cuisinière bois et le poêle bois en 1995.
Par -2°C la nuit, nous obtenions 10 à 15 degrés après 6 heures de chauffage au bois.
4 convecteurs électriques directs (1000w) sont en appoint dans les trois chambres et la salle de bains (à finir) situées à l'étage qui fonctionnent seulement en hiver pour deux personnes si présentes.

Historique du projet de chauffage

En 2005

Nous pensions installer une chaudière fioul à condensation. Une cheminée isolée a été construite dans la grange. Un réseau de radiateurs a été installé. Ces radiateurs seraient surdimensionnés par rapport au volume des pièces.
9 radiateurs Compact H90, L80 double épaisseur 10 cm_DLBE EP 1916 watts.

Répartition :

Chambre 1 :       h : 2,50 m par 4,80*400m      nb : 1*1916 w
Chambre 2 :       h : 2,50 m par 6,00*2,50m     nb : 1*1916 w
Chambre 3 :       h : 2,50 m par 5,40*2,50m     nb : 1*1916 w
Salon/séjour :     h : 2,50 m par 5,40*5,14 m    nb : 2*1916 w
Cuisine :            h : 2,50 m par 6,20*5,14 m    nb : 2*1916 w
Salle de bain :    h : 2,50 m par 4,70*4,30 m    nb : 1*1916 w + sèche linge 30 éléments
                           h : 1,47 m, l : 0,60 m              nb : 1*830 w

Objectifs :

Devant la hausse du prix du fioul et des problèmes de stockage, nous n’avons pas acheté la chaudière fioul à condensation.
Nous avons recherché un mode de chauffage avec un minimum d’entretien, une tenue de température moyenne de 10°C en permanence et hors gel l’hiver pendant l’absence des occupants.

En 2007, profitant de la réfection totale de la cuisine, y compris le sol, nous avons installé un plancher chauffant. Celui-ci est resté en pression sous 7 bars et en attente de raccordement. Les attentes (nourrices) arrivent dans la cave semi enterrée. Les mailles sont espacées de 15 cm.

Isolation réalisée:

Toutes les portes sur l’extérieur sont neuves et isolées. Toutes les fenêtres sont neuves et double vitrage isolant. Deux fenêtres de toit isolées sont installées sur le pan du toit côté Ouest.
L’ensemble des combles a été isolé de la manière suivante :
Panneaux en aggloméré hydrofugé 19 mm, vide d’air de 4 cm, isolant 15 couches, vide d’air de 4 cm, panneaux de 19 mm sur poutres de 10 cm, frisette sur poutre. Cela correspondrait à un isolant de 250 mm de laine de verre. Le vide au dessus de l’escalier sera isolé de la même manière.
Le mur de la salle de bain qui donne sur la grange sera isolé par panneaux équivalent à 100 mm de laine de verre. La porte de la cave semi enterrée est remplacée et isolée.

Le long de la façade Est un trottoir de 17m autorisé par la Mairie permet d'éviter toute humidité amenée par les pluies. Un isolant est disposé tout le long contre le mur avec passage d'air cela évite toute humidité et supprime les ponts thermiques. (voir coupe). Un drainage enterré à 1m de part et d'autre de la porte d'entrée sur les 17m conduit l'eau d'infiltration dans un regard de 1m*1m*1m. Un caniveau préfabriqué recueille les eaux, la paille, le foin, la terre jusqu'au regard.
Un tuyau (diamètre 250 mm) rejoint le premier regard vers un deuxième identique après passage sous la grange à une profondeur d'un mètre. Puis épandage sous un mètre jusqu'à un autre regard récepteur distant de 25 mètres.
L'isolation du mur côté de la cuisine et mitoyen avec un voisin sera renforcée par la suite.

Choix du chauffage :

Par hasard en 2010 nous découvrons le livre de Pierre AMET et nous l'avons acheté.
Nous tenons à remercier Monsieur Pierre AMET pour le partage de ses réalisations et pour son ouvrage «Installer un chauffage ou un chauffe-eau solaire». Nous avons découvert d'autres possibilités de chauffage et acquis des notions de physiques. Son livre nous a beaucoup appris et nous le recommandons à nos amis. Nous avons acheté un autre livre car le premier nous a été « emprunté ». Le site Apper est à visiter: http://www.apper-solaire.org/. Beaucoup d'exemples de réalisation.

Sans prétention et certainement avec des erreurs, nous avons « cogité ».


Prenons un coefficient de déperdition G = 1.5 pour notre maison.
Déperdition = G*V*DT    G = l,5    V = 2,5* 140 = 350 m3    DT = 19-(-12) = 31
1,5*350*31=16275 kwh    -12°C à 500 m est la température extérieure du site indiquée sur la carte de France des températures extérieures de base du site.
Calcul du besoin énergétique :
pour 18°C    Bch = G*V*DJU*24
    DJU=degrés jours unifiés sur 232 jours du 1er octobre au 20 mai.
    Bch = l,5*350*3000*24=37800 kwh
pour 19°C    il faut rajouter : Bch l8-19°C = 24*l,5*350*232jours = 2923 kwh

Total : 37800 + 2923 = 40723 kwh, consommation pour les besoins annuels de chauffage à 19°C

Becs = Q*DT* 1,162                 si 4 personnes en moyenne
pour 200 litres et 150 jours    Becs = 200*150 jours*(55-15)*1,162 = 1395 kwh soit 9,3 kwh de besoin journalier.

Dans le Jura (Rosay)        10 panneaux    1370 kwh/m2*23 m2=31510 kwh si soleil présent ou
                                          8 panneaux    1370 kwh/m2 *17  m2=23290 kwh
Quelque soit la température extérieure, un système solaire thermique doit travailler avec une température de fluide calo-porteur la plus base possible.

Très peu de différence de rendement entre une orientation à 0° plein sud et une orientation à 30° sud ouest.
Dans notre cas le soleil l'hiver sera maxi vers 10 heures sur les capteurs et présent jusqu'à 17 heures30. L'été le soleil est présent à 9 heures à cause d'une colline, puis est actif jusqu'à 19 heures.
Nous avons prévu de les installer avec une inclinaison de 60° plein sud.
En inter-saison, on donne de 3000 à 4000 wh/m2 *jour qui sera couplé à une réserve d'eau de 2*500 litres.
Pertes thermiques : G*V*DT=1,5*350*(20-6)=7350 wh
si nous avons 8 capteurs, nous estimons (3000 wh/m2*jour)*17 m2=51000 wh
si nous avons 10 capteurs, nous estimons (3000 wh/m2*jour)*21 m2=63000 wh

Repris sur des exemples on donne généralement 50 litres de stock et 0,6 kw de capteur par personnes pour l'ECS.
Nous sommes 6 l'été et 2 l'hiver d'une manière irrégulière car c'est une  maison secondaire que nous réparons avec nos enfants en fonction de notre temps libre.
50*6=300 litres pour l'ECS et 3,6 kw.
5 litres de stock et 60 w de capteur par m2 pour le chauffage.
Nous aurons 5*140=700 litres pour le chauffage et 60*140=8400 w.
Soit en tout 12kw de besoin et deux ballons de 300l et700l.
Si la puissance solaire moyenne d'un capteur plan est de 700 w/m2

Nous avons découvert le site internet de l'entreprise PIAC. Nous avons envisagé un schéma fonctionnel en fonction des éléments fournis par l'entreprise PIAC, lors d’une visite dans leurs locaux. Cette entreprise, située à Savigneux dans l’Ain, est chauffée par des capteurs thermiques avec pour complément un poêle à bois avec échangeur fabriqué. Cette entreprise pouvait nous livrer l'ensemble du matériel et nous aider pour la mise en service. Nous achetons 8 panneaux ; (emplacement disponible et prix).
Nous avons établi notre schéma fonctionnel en dialoguant avec l'entrepreneur. Voici les résultats actuels :
(dessins avec Libre Office, cliquez sur les schémas pour les agrandir).

Réalisations :

Présentation des acteurs bénévoles

Parents :

• André (électricien) s'occupe du gros œuvre et de l'électricité, câblage, mise à jour des plans etc...
• Danielle (secrétaire) s'occupe de l'intendance, du jointoyage des pierres, peinture, finition, etc...

Enfants :

• Jean-Luc (technicien dépollution de sites industriels) s'occupe maçonnerie, tranchée, manutention, informatique future etc...
• Sylvain (frigoriste) s'occupe travaux de mise au point et conception de la charpente des panneaux solaires, électricité, etc...
• Patrice (technicien de maintenance) s'occupe de la plomberie, soudures sur Cuivre et acier, eaux adoucies, mise au point, réglages, programmation, essais, etc...

Petit-fils :

• Ludovic (étudiant) s'occupe béton, manutention, dessin, etc...
• Lucas (collège) s'occupe béton ; approvisionnement bétonnière, apprenti...

Conception

Nous avons déterminé le matériel en fonction de la hauteur de la cave (il a fallu décaisser 20cm de terre) et de la possibilité de livraison du matériel et de son acheminement.

Nous pouvons installer dans cette cave sur une dalle armée réalisée en mai 2011, 2 ballons de 500 litres et 1 ballon de 300 litres. Les ballons sont acheminés à l'aide de sangles et quatre porteurs. Nous espérons avoir suffisamment de chauffage l'hiver pour être hors gel pendant nos absences.

Les 8 panneaux solaires sont inclinés à 60°C plein sud. Ils sont fixés sur des rails avec une pente de 4 % à 5% .(deux rangées de quatre, boucle de Tickelman). Nous avons réalisé par soudure un châssis en cornières et tubes acier de 5*5 cm.

Cet ensemble fermée par deux murs nous sert de rangement pour le matériel d'apiculture.
Le système adopté sera un drainback. Une pente + de 4 % peut être tenue jusqu'aux ballons dans la cave.
Les tubes en cuivre de 22, sont enterrés et protégés sous 30cm, longueur de liaison 10 mètres.
Pour la réalisation, les schémas et les photos seront plus parlantes qu'une description.

Interrogations

Nb	Questions que nous avons débattues-Description
Q1	Récupérer la chaleur maxi l'hiver par les capteurs solaires
Q2	Avoir deux fonctionnements été et hiver par commutateur. Eté, priorité de chauffe ballon 1 ECS, Ballon 2 puis ballon 3. Hiver, priorité de chauffe ballon 2, puis ballon 3, puis ballon 1.
Q3	En cas d'absence l'été que faut-il prévoir comme sécurité (couverture de deux capteurs), surchauffe ? Inutile car drainback . Prévoir un retour complet du fluide calo porteur. Éviter les coudes, les contre pentes.
Q4	Prévoir une fixation solide des capteurs à cause du vent parfois violent (voir plan)
Q5	En cas d'absence l'hiver que faut-il prévoir comme sécurité (hors gel)
Q6	Coupure de courant par cause neige ou orage (signal par ligne internet est-il possible ? )
Q7	Pour éviter la formation de calcaire dans le ballon ECS, faut-il limiter la température et à combien ou pose d'aimants anti-calcaire.
Q8	Pouvoir fonctionner totalement en mode solaire en mi-saison (avril, mai, juin       septembre, octobre)
Q9	Faire fonctionner le solaire avec le meilleur rendement.(plus le fluide en entrée de capteur est froid, plus il capte la chaleur des capteurs. Plus les ballons sont froids, plus ils captent de chaleur sur le circuit primaire.
Q10	En hiver donner la priorité aux deux ballons de chauffage qui pourront être en série ou restituer l'un après l'autre la chaleur.
Q11	Le thermostat d'ambiance Tha permettra si nécessaire d'augmenter la température du salon par les radiateurs si une réserve de chaleur est présente dans les deux ballons de 500l.
Q12	Si hiver rigoureux, les ballons sont équipés de résistances électriques avec thermostats (hors gel). Trois résistances de 2 kw.
Q13	Les ballons ont-ils des socles , hauteur limitée dans la cave. Durée de garantie ?
Q14	Mise à la terre des panneaux solaires et des ballons.
Q15	Privilégier le chauffage avec les radiateurs car ils chauffent la salle de bains située au ½ étage et les trois chambres situées au 1er étage. La cuisine (PLC) et le salon (2 radiateurs)sont au rez de chaussée.
Q16	Volume des vases d'expansion et emplacement.
Q17	Sécurité ; mise à la terre des installations, surtension pour les sondes et les régulations.
Q18	Electrovannes 3 voies thermiques, tout ou rien, régulées, fonctionnement ?Caractéristiques des pompes de circulation.
Q19	Utiliser de l'eau adoucie pour les capteurs, les ballons et PLC et radiateurs, le circuit d'appoint de la chaudière à bûches. (Conseillé par Patrice)
Q20	Faire une programmation simple pour les occupants et une position manuelle pour un dépannage ou remplacement d'un organe (vannes  d'isolement, circulateurs, clapets, électrovannes,...etc)
Q21	Choix de régulateurs ? Très compliqué ? Nous avons trop d'entrées / sorties. Programmation à apprendre et à maîtriser.
Q22	Enregistrements des paramètres moyennés. Transmission par internet ?
Q23	Comment on établit la loi d'eau pour une régulation ? Loi d’eau ou loi de chauffe ?

Régulation :

Après plusieurs mois de suivi nous avons simplifié les actions des régulateurs qui nous ont été vendus. Nous avons repris les câblages, les repères et les programmes. Patrice est devenu notre Chef pilote et je remets à jour toute modification. Nous avons constaté qu'il était très important de coller aux réalités de fonctionnement vécues et nous faisons suivre nos remarques à l'entreprise PIAC, qui comme Pierre AMET pense que l'énergie solaire pourrait être pris en compte par nos responsables écolo.

Génius + : régulateur des capteurs solaires et de la charge des ballons de stockage et préparation du chauffage radiateurs et PLC. Utilisation de 9 entrées et 6 sorties.
Steca tr : régulateur qui gère le surplus de chaleur de la chaudière à bûches. et compte l'énergie en kwh des panneaux solaires Utilisation de 4 entrées et 1 sortie.
Trend 915Q : régulateur qui gère avec une courbe de chauffe le PLC. Vanne mélangeuse et circulateur (sécurité du plancher chauffant par thermostat à contact réglé à 35°C).
Un thermostat d'ambiance commande le circulateur des radiateurs.
La chaudière à bûches (vendue par PIAC) fournira l’hiver le complément de chaleur. La température de fonctionnement est : > 61°C. Nous utilisons les échangeurs hauts des ballons de chauffe 2 et 3. Si la température est trop haute, nous utiliserons l’échangeur du ballon 1, ECS. Des essais seront obligatoires à conduire cet hiver.

Remarques:

Nous avons constaté dans le fonctionnement que les radiateurs chauffaient par thermosiphon, sans la marche du circulateur. L'été le surplus de chaleur se dissipe dans les radiateurs de la salle de bains et dans un radiateur de dissipation situé dans le grenier. L'hiver il est isolé du froid par des plaques de laine de roche.
Il manque une sonde ou information : lorsque la température ambiante est supérieure à la température de chauffage des ballons, il faut arrêter les pompes de circulation des radiateurs et du PLC.
Les trois ballons dans la cave sont hors gel car la cave est enterrée aux 2/3.
Voir pour supprimer les deux électrovannes retour chauffage radiateurs et PLC sur les ballons 2 et 3. (en cour)
Actuellement deux températures intérieures et une température extérieure sont transmises par le système NETAMO via une box et internet.
Distribution du réseau par 4 CPL marque Dévelo.

Travaux à faire :

• Isoler les conduites de la chaudière à bûches.
• Prévoir une réserve de bois sec de trois ans et économiser aussi ce matériau noble.
• Refaire des essais de chauffage cet hiver pour régler en fonction de nos installations les paramètres du régulateur de la chaudière à bûches. Créer une notice simple pour les utilisateurs.
• Trouver un régulateur ou un automate programmable qui remplacera les trois régulateurs, si possible, faire une maquette d'essai. (peut-être en partenariat avec une école technique). On envisage le régulateur   UVR1611 ou l'automate de PL-Systems Vision 350J. Le millénium3 ne prend pas directement les sondes PT1000. (trop compliqué)
• Apprendre le langage de programmation. (grafcet, FBD, Ladder, autre...)
• Supprimer des sondes doubles, du câblage, simplifier et faire une notice utilitaire pour le « quidam ». Nos trois régulateurs ne peuvent dialoguer ensemble.
• Suivre à distance (internet) et sur un écran le fonctionnement de notre installation.
• Partager notre expérience avec les auto-installateurs de APPER.
• Créer un site Web perso pour solaire, abeilles, fleurs, etc...

Ludovic, Lucas, à vous de jouer.

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