Optimisation solaire thermique : couplage solaire/bois

 Suite à un weekend de vacances dans les Corbières chez Eric, j'ai eu de nouvelles idées pour améliorer mon système de chauffage. Il m'a montré un système de bouilleur pour chauffer de l'eau avec une cheminée, le montage était d'une conception artisanale avec un simple tube de cuivre enroulé autour du tube de la cheminée.

En cherchant un peu j'ai trouvé qu'il existait des tubes de cheminée qui intègrent un serpentin en titane directement :

J'ai trouvé cet échangeur sur ebay [lien].

Dans nos travaux d'aménagement nous devions justement refaire la cheminée et il se trouve que le ballon solaire est juste de l'autre coté du mur derrière l'insert...

La cheminée avant...

L'idée

Le dessin

La pose du bouilleur

Le couplage hydraulique se fait sur le départ du circuit solaire :

Une vanne trois voies est pilotée par une sonde de température dans la hôte de la cheminée. Au lieu de circuler dans les panneaux solaires, l'eau circule dans le bouilleur et revient dans le ballon. 

La régulation est basée sur un relais piloté par une sonde de température. Quand la température dépasse un seuil de 40°C dans la hôte de la cheminée, la vanne 3 voies bascule, la sonde de la température des panneaux est remplacée par une sonde qui mesure la température du bouilleur. Un ventilateur est également enclenché par ce relais.

Quelle est l'efficacité de ce système ?

Le rendement d'un insert est d'environ 75% [lien]. J'ai estimé la fraction récupérée par le bouilleur en utilisant le compteur d’énergie thermique du circuit solaire et en pesant la quantité de bois brûlée. J'ai trouvé une fraction récupérée de 15%.

J'ai également mesuré la température des fumées à la sortie de la cheminée. J'ai trouvé une température de 95°C. En considérant une température de combustion de 1100°C [lien], les pertes de la combustion serait de (95-20)/1100 = 6,8%. Par simplification, j'ai retenu 5% de perte pour la suite.

Il faut préciser que ces mesures sont assez difficiles à être reproductibles car les conditions de réalisation du feu de cheminée sont très variables : bois, tirage, chauffage initial de l'insert, apport d'air. 

Voici le résumé des indicateurs retenus sur cette solution :

Figure : Diagramme Sankey avec un couplage bois/solaire

Table : Evolution de l'énergie primaire consommée, du taux d'ENR, d'énergie primaire, du coefficient d'énergie primaire, de la facture et des émissions de CO2.

Cette solution a un impact assez marginal sur le bilan global, cela étant dû au fait que notre consommation de bois est relativement limitée. Elle était néanmoins assez intéressante à réaliser.