Modification d’un ballon solaire simple échangeur pour appoint par poêle bouilleur Michoko/ BESANCON michel.ramboz CHEZ orange-ftgroup.com LE POURQUOI
Ayant acquis un CESI de 200l simple échangeur en 2006, je ne pensais pas au départ faire évoluer mon installation de chauffage ; la différence était de 400€ pour un double échangeur à l’époque, mais j’ai choisi l’option mono échangeur sans penser à l’avenir, grave erreur !
En 2008, j’achète un poêle bouilleur et je le raccorde aux radiateurs existants ainsi qu’au ballon ECS de la chaudière gaz ; quelques clapets anti-retour, deux dérivations et je peux utiliser le serpentin du ballon de la chaudière.
Ce montage n’est pas optimum, il y a beaucoup de pertes thermiques durant la nuit dans ce ballon de 120l pourtant isolé par 5cm de polyuréthane (perte de 25 ° par nuit) et situé dans un local non chauffé. Je ferai la saison hivernale ainsi en pensant déjà à rendre mon système plus performant.
Le constat est simple : comment utiliser le ballon solaire toute l’année? Deux possibilités s’offrent à moi :
1) L’achat d’un échangeur à monter par la trappe de visite, prix de cet accessoire
> 500€
2) Le fabriquer.
Je choisis la seconde solution, ayant vu sur le forum de véritables œuvres d’art dans ce domaine selon des techniques diverses et variées.
Reste à choisir le bon diamètre de cuivre recuit et surtout la bonne longueur. N’ayant pas beaucoup de repères en ce domaine puisque la surface d’échange va conditionner la longueur à retenir, je me base sur les modèles vendus en adaptable qui vont de 0,6 m2 à 1m2 environ.
Mes contraintes principales sont le diamètre de passage de la trappe de visite située en bas du ballon solaire :110mm et la profondeur utile : 400mm
Sachant qu’on ne peut cintrer manuellement que 7 fois le diamètre du tube cuivre sous peine de l’écraser, je peux d’ores et déjà écarter le diamètre 16mm.
Le diamètre 14mm semble le plus approprié en l’état. Mais un rapide calcul, 7x14 = 98 mm de diamètre intérieur ; à cela il faut rajouter le diamètre du tube 14 x 2 soit 28 mm, soit un total de 126 mm….pas bon non plus !soit je passe en diam 10mm, soit je tente sur une matrice légèrement plus faible que 98 mm ; je n’ai pas de tube de 80mm sous la main mais un de 75mm…..J’investis 35€ de cuivre pour faire l’essai, ce sera mon 1er prototype et ça me donnera déjà une idée. Si ça me marche pas, l’investissement aura été réduit.
La méthode
J’utilise une couronne de cuivre recuit de 10 m de longueur en diamètre 14 mm.
Le serpentin aura donc une surface d’échange de 0,014 x 3,14 x 10 = 0,44 m2 . Je suis donc inférieur à 30 % de la surface de référence qui est pour moi de 0,6m2.
Je prends donc un tube de 75mm que je soude sur un étai.( le cintrage au sable sur 10 m de cuivre en couronne recuit est possible, mais le plus fastidieux est d’y introduire le sable, faute de temps et de sable bien sec, je renonce ; je me dis aussi qu’il ne sera pas facile d’enlever le sable une fois le cintrage effectué)
L’étai en place, j’immobilise le bout de la couronne sur ce dernier avec une pince étau ; il suffit ensuite de dérouler la couronne tout en tournant autour de l’étai.L’effort est faible, les spires sont régulières mais ovales au lieu d’être rondes. Le plus dur, c’est arrivé au bout, comment faire pour repasser à l’intérieur des spires? Sans solution me permettant de ne pas pincer le tube par un rayon trop prononcé, je coupe et je soude un coude à 90° pour passer ce bout de tube qui vient en parallèle de celui de départ. L’ensemble avoisine les 800 mm.Photo n°1
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Modification de la trappe de visite
La trappe n’étant pas prévue pour cela, je la fais modifier dans un atelier qui travaille l’inox, par la pose de 2 raccords inox en ¾ (la soudure TIG (Tungsten Inert Gas) va me déformer la trappe pourtant épaisse de 8mm, un brasage aurait été préférable…et je dois passer par un tourneur pour une parfaite planéité du joint car le soudeur n’a pas relevé le défaut de planéité pourtant visible à l’œil nu)
photo 2 + photo 3
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Insertion du serpentin dans le ballon
Le ballon fait 400 mm à l’horizontale de la trappe il me faut donc cintrer le serpentin pour le faire entrer, en appui sur le genou, la bonne courbure et hop, ça passe sans problème.
photo 4 +photo 5
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Raccordement final
Un piquage sur la canalisation acier 1 ‘, 2 raccords 3 pièces puis une dérivation en cuivre de 22 mm à travers les cloisons est nécessaire pour arriver près du ballon ; j’aurais pu prendre des flexibles pour raccorder tout ça mais autant utiliser le bout de cuivre restant et la cintreuse arbalète toute neuve, il faut amortir les outils !
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Résultats
Je constate qu’une fois le bouilleur à température, le ballon gagne 0,1°/mn soit 6° par heure car le bouilleur ne fonctionne pas en continu, ce n’est pas une chaudière, il démarre, s’arrête en fonction du retour/départ, régulé par l’aquastat et de la quantité/qualité du bois introduite.
Sur une heure de chauffe, je peux dire qu’il fonctionne 20mn environ.
Pour une charge de maintien (7 kg de bois) c’est suffisant, vers 22h00 le haut du ballon est à 53° alors que le bas est à 45°.(début du feu à 17h) et 2 radiateurs ouverts sur 20° (un de 1500w et l’autre de 500w)
Nous sommes 2 à la maison, donc pas de problème au quotidien, mais pour une famille plus nombreuse ça ne suffirait pas.
S’il fallait charger quotidiennement le ballon complètement, il faudrait un serpentin plus important car à l’inverse d’un ballon double échangeur qui ne charge que le tiers supérieur (ou la moitié selon le cas), le mien est contraint de chauffer les 200l.
Je prévois donc la réalisation de plusieurs serpentins de taille inférieure raccordés à un collecteur 4 sorties laiton via des raccords en inox annelé pour permettre les raccordements.(à ce sujet, si certains ont des chutes d’inox annelé (30cm environ x 6) en diam 12 ou 16, qu’ils pensent à moi !)
4 serpentins de 5 m en cuivre DN 12 devraient diminuer les pertes de charges et doubler la surface d’échange.Autres améliorations après un an de fonctionnement
Je trouvais que ce poêle avait peu de tirage (vitre noire, T° de sortie bouilleur difficile à tenir dans le temps) j’ai donc rehaussé ma cheminée de 1m. J’ai aussi percé un trou dans le mur extérieur de 80cm d’épais pour y passer une gaine de 100mm qui amène de l’air frais directement sous l’entrée d’air du bouilleur par l’intermédiaire d’un boitier en métal de 250 x 160mm sur 100mm d’épaisseur vissé sur le bâti.
Pour l’installer, j’ai dû démonter le pied du poêle pour le remplacer par un support « maison ».
Le fonctionnement est nettement amélioré, combustion presque totale du bois (mais vitre encore noire par moment, il faut que je me fasse à l’idée que le système « vitre propre » ne fonctionne pas chez moi) et le circulateur de chauffage marche plus longtemps, preuve d’une t° de sortie plus élevée et plus stable, sans consommer plus de bois au contraire. Ce n’est pas esthétique car provisoire, maintenant que ça marche, je vais dissimuler la gaine.
Photo 8
Allumage par la méthode top down, grosses bûches dessous, charbonnette au dessus et petit bois pour finir ; on allume et on est tranquille pendant 1h30 avant de recharger.
Photos top down photos 9+10+11
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Pour relancer lorsqu’il n’y a plus que de la braise, jusqu’à présent je devais remettre du petit bois pour avoir de la flamme avant de charger en bûches sinon, ça ne repartait pas.
J’ai trouvé un début de solution : je repositionne les braises juste devant déflecteur d’arrivée d’air primaire, et je place la bûche dessus ; ça repart sans problème. J’utilise aussi des bûches plus petites (33 x10cm) et bien sèches également.
Ce poêle est à double combustion ; ça n’a plus rien à voir avec les fourneaux de nos grands-mères et ça ne fonctionne pas correctement si les conditions requises ne sont pas réunies.
J’ai rajouté une soupape de sécurité thermique type « simple » sur le poêle pour parer à toute coupure d’électricité et une sécurité manque d’eau au niveau de la chaudière. En cas de surchauffe, la soupape thermique décharge et la sécurité manque d’eau refait le complément automatiquement.Photo 12
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Mais en cas de coupure plus longue, comment continuer à se chauffer?
La politique d’EDF en matière de chauffage du « tout électrique » nous place dans une situation délicate ( chauffage électrique, pompes à chaleur) en période hivernale. Les pics de consommation ne sont comblés que par les centrales thermiques et au besoin, ce sont les pays étrangers qui nous viennent en secours. Une catastrophe météo n’est pas à écarter non plus….et donc 2 précautions valent mieux qu’une.
Conclusion :j’ai un beau poêle mais il fonctionne à l’électricité!
J’ai alors choisi la solution de l’onduleur informatique couplé à 3 batteries
de12v / 75 ah. Le circulateur et l’aquastat sont donc raccordés à la sortie de ce dernier.
Pourquoi un onduleur et quel type?
Le montage d’un convertisseur 12v/230v me paraissait plus compliqué et plus aléatoire (le convertisseur doit être allumé avant la source consommatrice sous peine de mise en sécurité)
Grâce à un membre du forum qui m’a soumis cette solution, je ne regrette pas ce choix.
Nous vivons dans un drôle de monde où il vaut mieux jeter ce qui ne fonctionne plus plutôt que de le remettre en état de marche. Je récupère un onduleur dont les batteries sont mortes : « ça revient plus cher de les remplacer que d’en acheter un neuf » me dit un copain qui s’occupe du parc informatique de sa société.
Je trouve 3 batteries changées pour maintenance auprès d’un ami qui s’occupe d’alimentations sécurisées, et me voilà avec mon petit système autonome à 0euro
Capacité théorique des batteries :
3x75= 225 A même si les batteries sont usagées et donc moins performantes, je table sur 200A.
(Puissance) p = (intensité)i x (voltage)u ou bien i = p/u
Mon circulateur fait 40w il consomme donc 40/230 soit 0,17A, à cela il faut rajouter la consommation de l’onduleur lui-même (non vérifiée à ce jour) mais j’ai quelques heures d’autonomie devant moi !
Attention, cet onduleur informatique possède à l’origine 3 batteries de 12v/7A branchées en série, soit 36v, il faut donc 3 batteries pour le faire fonctionner, ce que je n’ai pas compris tout de suite.
Photo 13![]()
Schéma de branchement
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