Chauffe-air solaire: fabriquez le vôtre!

Le chauffe-air solaire: une technologie simple

On ne parle pas de panneau solaire thermique! Mais bien de panneau chauffe-air. Pas de plomberie, seulement des tuyaux remplis d'air! Il y a de nombreuses conceptions possibles, mais le principe de base reste toujours le même. Un petit ventilateur alimente l’air dans un panneau posé sur un mur orienté au sud. L’air est chauffé lorsqu’il passe derrière une surface noire, puis est acheminé dans l’espace habitable à une température beaucoup plus élevée. 

Outre les grandes installations commerciales, l’utilisation la plus courante pour le chauffe-air solaire consiste en un apport de chaleur complémentaire pour une pièce individuelle, pour le chauffage d’un atelier, d’une serre, d’un garage ou de toute autre unité isolée de la maison.

Pourquoi « complémentaire »? Car, la chaleur n’étant disponible que lorsque le soleil est présent, il est peu probable qu’un bâtiment, même parfaitement isolé, puisse maintenir une température confortable lors d’une froide nuit d’hiver seulement avec la chaleur fournit préalablement par le chauffe-air... C'est aussi simple que cela!

Fabriquez-le!

Comme il s'agit d'un apport de chaleur complémentaire, vous n'avez pas trop la pression pour l'efficacité: place à l'expérimentation! L'étape la plus longue sera peut-être le choix des matériaux. Car les systèmes, les dessins techniques, les croquis d’assemblage et les vidéos à ce sujet abondent sur Internet. Canettes de liqueur, descentes de gouttières, écrans solaires, feuilles de tôle... Les différents modèles conviennent à différentes réalités, à vous de choisir celui qui vous plaît le plus. 

Panneaux en canettes

Le concept est tout simplement brillant, quoique le processus soit assez long. Nettoyez d'abord les canettes, percez des trous au fond, retirez les onglets puis assemblez (avec de la colle par exemple) toutes les canettes ensemble, avant de les peinturer en noir.

Dans ce module, l’air de la maison est soufflé dans une chambre contenue au bas du panneau et poussé vers le haut, au travers des contenants métalliques, vers une chambre qui collecte l’air chauffé. L'air chaud est ensuite dirigé vers l’intérieur.

Capteurs solaires en gouttières

Ce concept remplace simplement les lignes de canettes assemblées par des gouttières. Le même principe s’applique et, bien qu’il vous en coûtera un peu plus cher, vous sauverez ici énormément de temps sur le travail. Le résultat est le même.

Écran solaire ou tôle

Les conceptions comprennent généralement trois couches d’écrans solaires pour assurer une surface noire uniforme, ou encore une feuille de tôle unique (par exemple un morceau de toiture métallique recyclé). Ces designs ne séparent pas l’air dans deux chambres distinctes comme le font les deux modèles précédents. L’air monte plutôt au travers d’une chambre unique, contenue derrière les écrans ou derrière la surface métallique plane.

Il semble que le design avec écrans multiples soit légèrement plus complexe à créer que celui utilisant une feuille de tôle unique. Dans tous les cas, les tests ont démontré que ces systèmes, avec écrans ou tôle, fournissent plus de chaleur que les collecteurs précédents. Pour en savoir plus, en anglais, c’est ici.

Autonome ou pas?

Si vous préférez un chauffe-air solaire qui fonctionne sans électricité, vous pouvez utiliser le principe de convection naturelle (l'air chaud monte). Mais sachez que vous obtiendrez plus de résultats en acheminant l’air avec un petit ventilateur. Puisqu’ils nécessitent que très peu d’énergie pour fonctionner, un petit panneau photovoltaïque dédié au ventilateur devrait amplement suffire.

Combien de chaleur peut fournir un chauffe-air solaire?

Ça dépend de plusieurs variables...

1. La taille du panneau. Elle déterminera le volume d’air chauffé et la température de sortie. La taille dépendra de vos besoins et bien sûr de l’espace mural pouvant être consacré au panneau.

2. L'absorption solaire. Les panneaux sont limités dans la quantité de chaleur qu’ils peuvent retenir. Ça dépend en partie de la façon dont la surface noire réfléchit la lumière. Les résultats seront meilleurs avec une surface mate que brillante. Une vitre posée sur le système va instantanément refléter environ 10 % de la lumière qui atteint le module. Le meilleur rendement à espérer pour le système complet est une absorption d’environ 80 % de la lumière disponible.

3. La conductivité. Les matériaux ayant une meilleure conductivité permettront une performance plus élevée. Un tuyau en PVC, par exemple, ne fournira pas autant de chaleur qu’un tuyau métallique. Et les métaux ne fournissent pas tous la même conductivité. Le cuivre est l’un des meilleurs conducteurs, mais il est très coûteux. Une conductivité accrue ne rentabilisera pas le système dans ce cas ci.  

Si vous choisissez des gouttières, optez pour celles en métal, donc, et peinturez-les d'une peinture matte, si elles sont luisantes.

4. L'efficacité de la maison. La chaleur nécessaire à une maison est déterminée par la quantité qu'elle en perd. Un chauffe-air solaire fournira un plus grand pourcentage de la chaleur requise si la demande en chaleur est plus faible. Plus la maison sera étanche et bien isolée, plus le chauffe-air sera performant.

5. La latitude. Plus on monte au nord, moins il y a d’heures d’ensoleillement dans une journée. Le coût et l’effort exigés pour faire un chauffe-air cessera éventuellement d’être profitable à une certaine latitude.

Les désavantages

Les talons d’Achille de la plupart des générateurs d’énergie renouvelable sont la fiabilité et le stockage d’énergie. Le soleil n’étant pas toujours présent, on obtiendra de la chaleur de manière intermittente. Surtout en hiver, lorsque les journées sont courtes et que le couvert nuageux peut être omniprésent. Comme mentionné plus haut, on obtient donc seulement une chaleur complémentaire avec un chauffe-air.

Son allure peut aussi en rebuter quelques-uns. On peut ajouter un chauffe-air sur la maison, mais le rendu esthétique n’est pas optimal. C’est l'une des raisons qui explique qu'on retrouve ce genre de système plutôt sur les garages et les ateliers.

Stocker la chaleur pour améliorer l’efficacité

Si vous ajoutez de la masse thermique dans l’équation, vous pourriez distribuer la chaleur emmagasinée sur une plus longue période. Il existe de nombreuses méthodes créatives d’y parvenir. L’air chauffé pourrait passer dans des tubes insérés dans du sable, des briques ou de la maçonnerie, par exemple, avant d’être évacué dans la pièce. Plutôt que de simplement chauffer l’air, les matériaux denses absorberont une partie de la chaleur contenue dans l’air chauffé et la libéreront lentement au fil du temps après le coucher du soleil.

Les serres, par exemple, ont tendance à surchauffer dans la journée et à devenir trop froides une fois la nuit tombée. Puisque l’important est de garder les racines au chaud, tant que l’air reste au dessus de zéro, des tuyaux insérés dans le sable de la serre, ou dans des plateformes offrant une bonne masse thermique sur laquelle asseoir les boites de terre, permettraient de créer une serre vraiment performante.

Évitez la surchauffe!

Il est important d’inclure un évent de dérivation au système. Il permettra de libérer de l’air chaud lorsque non nécessaire et ainsi éviter la surchauffe d’un panneau qui n’est pas activé.

Vous pouvez également appliquer les principes de chauffage passif et de refroidissement en plaçant le panneau sous un débord de toit, là où il recevra les rayons du soleil en hiver, mais où les chauds rayons de l’été ne pourront l’atteindre.

Si, lors de la conception, vous arrivez avec une idée nouvelle et géniale, ou que vous voulez tout simplement partager votre expérience, merci de nous en faire part dans les commentaires en bas de page! Et pour ceux et celles qui sont moins bricoleurs, sachez que des entreprises québécoises offrent des chauffe-air solaires clé en main.

Plus d'informations sur le fonctionnement des panneaux chauffe-air solaires.