Fonctionnement:
Température dans la lame d’air > 23°C : TH1 est en position 2.
Si la température dans la maison < à la valeur de consigne réglée
sur le thermostat réglable TH , TH est en position 1 et le contacteur
s’enclenche.
Le contact A se ferme et le moteur du ventilateur solaire est alimenté.
Le registre motorisé est alimenté et il ferme la sortie de la VMC
obligeant l’air à passer par le recyclage dans la lame d’air. Le
contact B se ferme et la VMC est alimentée en grande vitesse. La
température dans la maison monte.
Si la température dans la maison devient >= à la valeur de consigne
du thermostat TH, TH bascule en position 2 et coupe l’alimentation du
système : le contacteur se désexcite et les contacts A et B s’ouvrent.
Le ventilateur solaire s’arrête, le registre motorisé s’ouvre et l’air
de la maison est évacué à l’extérieur, la VMC
est à nouveau alimenté en petite vitesse.
Température dans la lame d’air < à 23°C : en fin de journée quand le
ventilateur solaire tourne déjà : TH1 bascule en position 1. Le
contacteur se désexcite et les contacts A et B s’ouvrent. Le
ventilateur solaire s’arrête, le registre motorisé s’ouvre et la VMC
est à nouveau alimentée en petite vitesse.
Liste de matériel: prix 2006
- Réflecteur ACTIS ISOREFLEX, 2 rouleaux de 1,5 m x 50 m à 480 €
TTC l’ensemble. Attention, si l’antenne TV est dans les combles, il
faut s’assurer que la réception de la TV ne soit pas perturbée par le
réflecteur si celui-ci se trouve entre l’émetteur TV et l’antenne.
- Ventilateur de gaine à flux d’air rectiligne FRANCE AIR* CANAL AIR C type C250, débit 1150 m3/h à 0mm CE, 185 W, 360 € TTC.
- 1 gaine isolée diam. 250 à 120 € TTC
- 4 bouches d’insufflation ELGE type GB 125 ou équivalent à 100 € TTC l’ensemble
- 3 T diam. 250/125 à 45 € TTC l’ensemble
- 3 clapets anti-retour diam. 125 à 40 € TTC l’ensemble pour les bouches d’extraction de la VMC
- 1 clapet anti-retour diam. en fonction à 15 € TTC pour la sortie VMC
- 1 registre motorisé France AIR* CPL diam. 160, ouvert au repos, à 100 € TTC
- Contacteur HAGER type E 450 ou LEGRAND au minimum avec 2 contacts travail et 1 contact repos à 50€ TTC
- 2 thermostats d’ambiance réglables à 50 € TTC l’ensemble, ou les récupérer sur des convecteurs.
- Fil électrique + gaines
- Petites fournitures diverses à la demande : colliers, pointes,
joints de calorifugeage, polystyrène, planches, agrafes, etc… 100 € TTC.
Coût total : 1 500 €
*
FRANCE AIR, 29 avenue de Larrieu –
31094 – TOULOUSE CEDEX 01 ou FRANCE AIR BORDEAUX , Espace PHARE, 5
allée Joseph CUGNOT, 33700 MERIGNAC
Main d’œuvre:
- Installer le réflecteur + prises d’air : 30 heures
- Installer le ventilateur + gaines + bouches d’insufflation : 8 heures
- Câblage électrique : 8 heures
Comportement sur des journées test:
Le 26 septembre 2006 : journée ensoleillée avec passage cumulus 4 octats
Température :
7 h 00 15°
13 h 30 17°
Démarrage :
13 h 00 23°
13 h 05 28°
13 h 10 30°
13 h 20 33°
13 h 25 35° - température maxi 38° - Temps de fonctionnement 4 heures
Le 8 octobre 2006 : journée ensoleillée avec passage de cumulus 5 octats
Température :
7 h 00 7,5°
13 h 30 13,5°
Démarrage :
13 h 35 23°
13 h 40 31°
13 h 45 34°
13 h 50 36°
13 h 55 37°
14 h 00 37°
14 h 30 38°
15 h 00 40° - Temps de fonctionnement 4 heures.
Le 5 novembre 2006 : journée ensoleillée – Ciel clair
Température :
7 h 00 5°
13 h 30 10,5°
Démarrage :
13 h 00 23°
13 h 05 28°
13 h 15 32°
13 h 45 36°
13 h 50 36°
14 h 00 37°
15 h 00 Commencement de l’ombre sur le toit par un arbre du voisin
16 h 00 31° - Ombre sur 50 % du toit
16 h 45 Arrêt – Ombre sur le toit en entier, temps de fonctionnement 3,75 h ou 3 h 45
Le 21 décembre 2006 : journée ensoleillée – Ciel clair
Température :
7 h 00 -1°
13 h 30 4°
Température maxi dans la lame d’air 17°, inférieur à 23° donc pas de fonctionnement.
Le 2 février 2007 : journée ensoleillée – Ciel clair
Température :
7 h 00 6°
13 h 30 9°
Démarrage :
15 h 00 23°
15 h 05 24°
15 h 10 26°
15 h 15 29°
15 h 20 30°
15 h 30 31°
16 h 30 28° - Ombre sur 50 % de la toiture
17 h 30 Arrêt – Ombre sur le toit en entier, temps de fonctionnement : 2,5 heures
Constatations sur le comportement du système:
- Le système s’enclenche à la température de consigne du TH1 qui
est de 23 °C, cette température a été choisie pour que le système ne
donne pas une sensation d’air froid dans la maison (20 °C) en début et
fin de cycle.
- Temps ensoleillé et très froid : pas de fonctionnement Il faut un
minimum de température à 8° à 13 h 30 par ciel clair donc
ensoleillement maximum pour espérer une température > 23° dans la
lame d’air donc un fonctionnement du système.
- Temps gris ou pluvieux : pas de fonctionnement
- Temps gris et lourd : temps de fonctionnement assez long mais température maximale de l’air insufflé assez faible.
- Temps ensoleillé : température maximale de l’air insufflé très élevée et temps de fonctionnement assez long.
- Temps ensoleillé et lourd : température maximale de l’air insufflé très élevée et temps de fonctionnement très long.
- Le rendement solaire est très faible et varie de 0 à près de 10
%. Il est minimal en hiver. En été aussi car le thermostat TH coupe
l’alimentation du système pour éviter les surchauffes dans la maison.
D’après
ces résultats et en examinant les relevés mensuels on peut en conclure
que l’efficacité du système est maximale au printemps et à l’automne.
- D’après les journées test, on se rend compte qu’au démarrage du
système, le température ne baisse pas dans la lame d’air, au contraire
elle monte et met à peu près 1 heure pour atteindre son maximum : cela
est du à l’inertie des tuiles et à l’accumulation de chaleur : il n’y a
pas de « dents de scie » quel que soit le temps, sauf baisse importante
d’ensoleillement en cours de journée.
- Pas de condensation dans la lame d’air pendant l’arrêt du système
malgré l’absence de tuile chatière : un léger courant d’air parcourt la
lame d’air grâce au fonctionnement de la VMC et au réflecteur micro
perforé.
- Très bonne tenue du moteur du ventilateur solaire aux plus hautes
températures de l’air insufflé, car celui-ci peut fonctionner jusqu’à
55°C maximum. Cette température est approchée mais jamais atteinte.
- Empoussièrement du thermostat très faible.
- La consommation électrique du système représente environ 1,5 % à
2,5 % de l’énergie récupérée, le coefficient de performance (COP) est
très important par rapport à une pompe à chaleur qui atteint
péniblement 6. COP = énergie fournie / énergie consommée.
- Une pente de toiture côté soleil > 100 % améliorerait
considérablement le rendement en hiver sans changer celui des
intersaisons et diminuerait celui-ci en été où l’utilité du système est
presque nulle. Afin d’avoir le maximum de rendement, il faudrait que
l’angle de toiture = latitude du lieu + 10° soit 46° + 10° = 56° à
- Limoges, soit une pente de 148 %.
- Les valeur du rayonnement global G pour chaque mois est la même
quelque soit les années. Elle correspond à une moyenne prise sur
INTERNET.
- Certaines données ne sont pas sur les relevés car j’étais absent ces journées là.
- N’ayant pas fait de relevés en Août et Septembre 96, j’ai pris les mêmes valeurs que Août et Septembre 2007.
Avantages du système:
- Simplicité du système et facilité de mise en œuvre pour un
bricoleur moyen : il ne nécessite pas d’architecture particulière et
peut être adapté à un grand nombre de maisons sans modifications
apparentes.
- Faible coût de mise en œuvre par rapport à un système solaire à capteurs plans, temps de rentabilité nettement inférieur.
- Esthétique de la maison préservé.
- Automatisation du système.
- Grande inertie des tuiles béton : le fonctionnement se produit en
général avant le fonctionnement du chauffage électrique à 14 h 30, il
réalise ainsi une montée préalable en température et se coupe en
général bien après 16 h 30, ce qui occasionne moins de consommation
électrique pendant les heures pleines.
- Pendant le fonctionnement du système, la maison continue d’être ventilée, elle est même surventilée à 1100m3/h.
- Pas d’entrée d’air froid pendant le fonctionnement du système :
- Par la VMC : elle n’extrait pas d’air de la maison pour le
refouler à l’extérieur car elle le recycle dans la lame d’air.
L’économie est donnée par la formule : [(20 – T) x 0,30 x 125 x t ]
20 : température souhaitée dans la maison
T : température extérieure à 13h30
0,30 : chaleur volumique de l’air. La chaleur massique de l’air est de
1000J/kg. La masse volumique de l’air est de 1,1 kg/m3 minimum entre
25° et 45° , températures usuelles de l’air insufflé, donc l’énergie
nécessaire pour élever de 1° un m3 d’air est de 0,30 Wh.
125 : débit de la VMC en petite vitesse (en m3/h)
t : temps de fonctionnement du système (en h)
- Par la porosité des murs : la maison étant en légère
surpression pendant le fonctionnement du système. L’économie dépend des
matériaux employés dans la construction: elle sera considérée comme
négligeable dans l’étude économique.
- L’air chaud introduit par le système chasse fortement l’humidité
ambiante de la maison. Cet avantage peut être très prisé dans les
maisons qui ne sont pas souvent aérées : résidences secondaires par
exemple.
- Vu la faible consommation du système, des cellules
photovoltaïques peuvent en assurer l’alimentation, mais renseignements
pris, il faut 4 m² de panneaux +1 onduleur +1 batterie = 6000 € environ.
Inconvénients du système:
- Faible rendement par rapport à un système solaire classique à
capteurs plans, les capteurs plans ayant un rendement de 35 % à 45 %
alors que ce système atteint péniblement 10 % (voir relevés).
- Grande inertie des tuiles béton : c’est un inconvénient pendant
les giboulées de printemps car la réponse du système aux courtes
éclaircies est quasiment inexistante ce qui n’est pas le cas pour un
système à capteurs plans.
- C’est un système actif, c’est un inconvénient par rapport à un
système passif car il a besoin d’énergie électrique pour fonctionner.
- Bruit dont l’intensité sonore est celle de la VMC sur grande vitesse.
- Un vent fort disperse les calories et affaiblit le rendement ce qui n’est pas le cas pour les capteurs plans..
Maintenance préventive: 2 fois par an
- Vérifier qu’il n’y ait pas de réflecteur dégrafé.
- Lors du fonctionnement, contrôler visuellement les fixations de
tous les organes : ventilateur, gaines, registre motorisé, vérifier par
le témoin que le registre motorisé est fermé.
- Dépoussiérer le thermostat TH1 : attention au risque électrique, consigner l’alimentation du système.
- Remplacer en fonction de leur pollution le filtre de la bouche d’insufflation de ventilateur, ainsi que les filtres de la VMC.
- Placer un thermomètre dans une bouche d’insufflation et relever
la température à l’arrêt du système : on doit avoir 23° sinon régler le
thermostat TH1. Vérifier par le témoin que le registre motorisé est
ouvert.
Etude économique:
Economie de chauffage réalisée sur un an : application de la formule sur toutes les journées des relevés mensuels :
Q = {[(T max insufflation + 23) / 2] x 0,30 x 1100 x t} + [(20 – T) x 0,30 x 125 x t] - {231 x t}
Q : quantité de chaleur en Wh
(T max insufflation + 23) / 2 : moyenne de la température de l’air insufflé, la valeur de consigne du thermostat TH1 étant 23°.
0,30 : voir chapitre « avantages du système », c’est l’énergie nécessaire pour élever de 1°C un m3 d’air, en Wh par m3
1100 : débit du ventilateur solaire en m3/h
t : temps de fonctionnement du système en h
[(20 – T) x 0,30 x 125 x t] : énergie non perdue par la VMC pendant le
fonctionnement du système (voir chapitre « avantages du système »).
231 = 115 + 30 + 6,6 : la VMC est commutée de PV à GV, elle consomme
donc la différence entre les 2 énergies, c'est-à-dire 80Wh – 50 Wh = 30
Wh.
115 Wh est la énergie consommée par le ventilateur solaire, et 6,6 Wh est l’énergie consommée par le registre motorisé.
Etude des relevés 1992 – 1993: Construction provisoire du système
Q totale = quantité totale d’énergie récupérée sur 1 an = somme totale de chaque mois = 1820 KWh
Etude des relevés 1995 – 1996: Amélioration du système
Q totale = quantité totale d’énergie récupérée sur 1 an = somme totale de chaque mois = 3636 KWh
Etude des relevés 2006 – 2007: construction définitive (
voir résultats mensuels)
Q = quantité totale d’énergie récupérée sur 1 an = somme totale de chaque mois = 6229 KWh
Temps de rentabilité = prix total du système / (Q x prix moyen HP, HC) = 1500 € / (6229 x 0,06075) = 4 ans.
Le chauffage représente environ 75 % de la consommation annuelle, donc
14500 KWh x 75% = 10875KWh. L’apport d’énergie par le système est de 50
% environ.
Bibliographie
- Le guide des énergies douces de Louis LACAS – Dargaud Editeur
- Le chauffage solaire de Thierry CABIROL – Albert PELISSOU et Daniel ROUX de la collection Energies douces
- Energie pour la vie de Charles MILLIGAN et Ronald ALVES – Editions CHENE
- Devenez un bon utilisateur d’énergie solaire – Editions BRICOLEZ MIEUX
- Formulaire technique de mécanique générale de jacques MULLER
- La maison des [néga]watts de Thierry SALOMON et Stéphane BEDEL, Editions TERRE VIVANTE
- Le solaire dans l’habitat de l’Agence Française pour la Maîtrise de l’Energie.
Conclusion:
Face aux enjeux énergétiques à venir, il est nécessaire de prendre
conscience de cette réalité collectivement (pouvoirs publics,
entreprises) et individuellement.
Je ne suis qu’un simple citoyen, profession cheminot, et je suis
sensible à ce que nous allons laisser comme héritage aux générations
futures. C’est pourquoi j’essaye d’apporter ma petite contribution.
Si cette modeste étude sans prétention et sans objectif mercantile vous
intéresse, faites la partager à vos proches et connaissances.
Il se peut que je fasse une erreur d’interprétation des résultats par
la formule quantifiant Q. J’aimerais que les personnes qui ne sont pas
d’accord me le dise afin que je ne reste pas dans l’ignorance.
Le nombre de maisons pouvant être équipées de ce système est très
important, et l’économie au niveau national peut être significative.
Alain MOULENE