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Comment construire un cuiseur électrique à énergie solaire

Tue, 16 Dec 2025 00:00:00 +0000

Image : Le cuiseur solaire électrique isolant que nous construisons dans ce manuel. Photo de Marie Verdeil.

ARTICLE

PROCESSUS DE CONSTRUCTION ÉTAPE PAR ÉTAPE

La forte puissance requise pour la cuisson

Les appareils de cuisson électriques sont difficiles à utiliser sur un système photovoltaïque solaire hors réseau. Par exemple, un four électrique nécessite entre 1 000 et 5 000 W de puissance, tandis que les brûleurs d’une cuisinière électrique consomment en moyenne entre 1 000 et 3 000 W par brûleur. Si vous souhaitez utiliser un four et un brûleur de cuisinière électrique en même temps, vous avez besoin d’une installation solaire d’au moins 32 m² par conditions météorologiques optimales, rien que pour cuisiner. ¹

Vous pouvez régler le problème en stockant l’énergie solaire dans des batteries plomb-acide ou lithium-ion. Si ces batteries sont suffisamment puissantes, elles peuvent vous fournir temporairement une alimentation électrique supérieure à celle de votre installation solaire. Les batteries vous serviront aussi pour cuisiner après le coucher du soleil ou par mauvais temps, ce qui vous arrivera probablement. Malheureusement, les batteries représentent 70 à 90 % des coûts et de l’énergie investis dans un système solaire photovoltaïque. ²

La cuisson rend donc difficile la détachement complet d’un foyer du réseau électrique et le passage à une production d’énergie autonome, sans fumée, à petite échelle. ³ C’est le cas lorsque l’on dispose d’un petit budget et d’un espace limité pour installer des panneaux solaires photovoltaïques. Par exemple, lorsque j’ai essayé d’être hors réseau dans mon appartement à Barcelone en utilisant des panneaux solaires sur le balcon et les rebords de fenêtre, c’est surtout la cuisinière électrique qui a entravé mes efforts. ⁴

Image : Le cuiseur solaire électrique isolant que nous construisons dans ce manuel. Photo de Marie Verdeil.

Comment adapter un appareil de cuisson électrique à l’énergie solaire ?

De nombreux appareils que nous utilisons aujourd’hui ont été conçus pour une époque où l’électricité produite par les combustibles fossiles était abondante. Cependant, le cuiseur que nous concevons dans ce manuel démontre que les appareils modernes peuvent être repensés pour une époque où les sources d’énergie sont intermittentes et moins concentrées, telles que l’énergie éolienne et l’énergie solaire. Notre cuiseur est alimenté par un panneau solaire de 100 W, suffisamment petit (50 × 90 cm) pour être installé sur un balcon. De plus, il fonctionne après le coucher du soleil, sans utiliser de batteries.

L’isolation thermique est la clé d’une réduction importante de consommation d’énergie d’un appareil de cuisson. Notre cuiseur solaire électrique est doté d’une isolation de 5 cm sur les six côtés. Sa consommation d’énergie est encore réduite grâce à une température de cuisson plus basse d’environ 120 °C. Il est possible de tout cuire de manière sécurisée, à des températures beaucoup plus basses que celles des appareils de cuisson modernes : la cuisson est simplement plus lente.

Notre cuiseur est alimenté par un panneau solaire de 100 W, suffisamment petit (50 × 90 cm) pour être installé sur un balcon.

La masse thermique permet de cuisiner après le coucher du soleil sans batteries. Plutôt que de stocker l’électricité produite par les panneaux solaires dans une batterie pour faire fonctionner le cuiseur la nuit, la chaleur fournie par le panneau solaire pendant la journée est stockée dans l’appareil lui-même. Comme le cuiseur conserve une température élevée au lever du soleil, il est rapidement prêt à cuire à nouveau le matin. Étant connecté à un panneau solaire, il est presque toujours préchauffé et prêt à l’emploi.

La masse thermique permet également au cuiseur de continuer à fonctionner après un temps nuageux ou de pluie. De plus, l’ouverture de la porte du cuiseur n’a pas d’incidence sur la température intérieure. La chaleur est stockée dans le mortier et les carreaux, et la température de l’air revient rapidement à la normale lorsque la porte est refermée.

Le cuiseur est chauffé par une résistance électrique que nous fabriquons nous-mêmes et qui se connecte directement au panneau solaire, sans passer par une batterie, un régulateur de charge solaire ou un régulateur de tension. Pour maximiser l’efficacité énergétique, la chambre de cuisson est dimensionnée autour d’un plateau de cuisson en métal et comporte une porte latérale. Il mesure et pèse comme un cuiseur ordinaire.

Image : Dessin du cuiseur solaire électrique en faïence. Illustration de Marie Verdeil.

Les avantages de la cuisson électrique solaire

L’appareil que nous fabriquons dans ce manuel est connu sous le nom de « cuiseur électrique solaire isolant » ou « ISEC ». L’ISEC est une version plus récente et plus sophistiquée du « cuiseur solaire », qui est un boîtier en bois isolant surmonté d’une ou plusieurs plaques de verre transparentes. Lorsqu’un cuiseur solaire est exposé au soleil, l’intérieur de l’appareil atteint des températures suffisamment élevées pour faire bouillir de l’eau et cuire des aliments. ⁵

Un cuiseur électrique solaire isolant se compose également d’une boîte bien isolée sans plaque en verre sur le dessus. Il est alimenté par un panneau solaire photovoltaïque relié à un élément thermique électrique situé à l’intérieur du cuiseur. On pourrait également décrire l’ISEC comme une marmite norvégienne avec un chauffage électrique à l’intérieur. ⁶

Image : Deux cuiseurs solaires conventionnels non électriques. L’énergie solaire entre par la plaque en verre et réchauffe l’intérieur du cuiseur. Construit par Audrey Belliot (SlowLab) et Marie Verdeil. Photo de Marie Verdeil.

Image : Un cuiseur solaire électrique isolant est alimenté par un panneau solaire photovoltaïque, qui est connecté à un élément thermique électrique à l’intérieur du cuiseur. Photo de Marie Verdeil.

Le cuiseur solaire conventionnel est un appareil très simple qui fonctionne sans électricité, ne coûte pas cher, et est facile à construire soi-même. ⁷ En comparaison, l’ISEC est un peu plus complexe à construire et nécessite un panneau solaire de haute technologie. Cependant, la cuisson électrique solaire présente plusieurs avantages importants qui justifient l’effort supplémentaire à fournir.

Un cuiseur solaire électrique peut être installé dans votre cuisine. Les cuiseurs solaires conventionnels ne fonctionnent que lorsqu’ils sont exposés au soleil. C’est idéal pour les événements, les pique-niques, ou si vous avez un jardin. Cependant, pour de nombreuses personnes, il est plus pratique de l’avoir dans leur cuisine. L’ISEC rend cela possible car seul le panneau solaire doit se trouver à l’extérieur. En hiver, le fait de placer le cuiseur à l’intérieur augmente également son efficacité énergétique. Il perdra moins de chaleur à cause du vent et du froid de l’environnement.
Un cuiseur solaire électrique peut être isolé par tous les côtés. Les cuiseurs solaires ne peuvent pas être isolés par le dessus, sinon le rayonnement solaire ne peut pas rentrer dans l’appareil. ⁸ En revanche, un ISEC peut être isolé par tous les côtés, ce qui le rend plus efficace sur le plan énergétique qu’un cuiseur solaire non électrique. Vous pouvez améliorer l’isolation du cuiseur en le recouvrant d’une ou plusieurs couvertures ou tapis, ce qui n’est pas possible avec un cuiseur solaire non électrique.
Un cuiseur solaire électrique fonctionne bien par temps nuageux. Les cuiseurs solaires conventionnels ont besoin d’un ensoleillement total pour fonctionner efficacement. C’est particulièrement vrai pour les cuiseurs paraboliques, qui concentrent les rayons solaires sur un point précis. Cependant, les cuiseurs solaires ordinaires présentent également de faibles performances par temps nuageux. Mais, avec un cuiseur solaire électrique, on peut contourner ce problème en utilisant plus de panneaux solaires photovoltaïques ou bien des plus grands. Lors de journées ensoleillées, vous pouvez utiliser le surplus de capacité photovoltaïque pour faire autre chose. ²
Un cuiseur solaire électrique est facile d’utilisation. Les cuiseurs solaires ordinaires doivent être tournés vers le soleil au moins toutes les 15 à 30 minutes ; les cuiseurs solaires paraboliques quant à eux, nécessitent des déplacements encore plus fréquents ; tandis qu’un ISEC n’a pas besoin d’être déplacé. Bien sûr, vous pouvez tourner les panneaux solaires vers le soleil toutes les 15 minutes, ce qui accélérera le chauffage de l’intérieur de l’ISEC. Toutefois, les panneaux solaires sont moins sensibles à l’orientation du soleil que les cuiseurs solaires ordinaires. Une fois que vous avez placé les aliments dans le cuiseur électrique solaire isolant, vous n’avez plus besoin de le toucher.
Un cuiseur solaire électrique permet de cuisiner après le coucher du soleil. En intégrant l’élément thermique électrique dans un matériau à forte masse thermique, un ISEC peut rester à haute température pendant plusieurs heures après le coucher du soleil. Bien qu’il existe plusieurs méthodes pour ajouter un système de stockage de la chaleur à un cuiseur solaire conventionnel, elles sont complexes et ne fonctionnent pas très bien. Par exemple, l’ajout d’une masse thermique à un cuiseur solaire conventionnel le rendrait trop lourd pour se déplacer et suivre le soleil. Un ISEC avec stockage d’énergie thermique est également lourd, mais il peut rester statique.

Notre choix de matériaux

Low-tech Magazine n’a pas inventé l’ISEC. Nos expériences de cuiseurs électriques solaires isolants, qui ont débuté durant l’été 2024, s’inspirent des travaux réalisés à l’université Cal Poly et à Living Energy Farm ⁹¹⁰, que nous avons décrits dans un précédent article sur l’énergie solaire directe. ² Nous avons emprunté des idées et des connaissances aux manuels réalisés par ces pionniers, mais nous avons également constaté qu’il était possible d’apporter des améliorations, principalement dans le choix des matériaux de construction. Nous avons également appliqué le concept de cuisson solaire isolante à une cafetière DIY, pour laquelle nous publierons bientôt un manuel séparé.

Plutôt que d’utiliser de la laine de verre, de la tôle ou des seaux en plastique, nous avons choisi de concevoir notre cuiseur avec des carreaux, du liège, du plâtre, du bois et du mortier.

Plutôt que d’utiliser de la laine de verre, de la tôle ou des seaux en plastique, nous avons choisi de concevoir notre cuiseur avec des carreaux, du liège, du plâtre, du bois et du mortier. Ces matériaux sont plus faciles à se procurer et à manipuler, et leur aspect est également plus esthétique. Notre objectif était de concevoir un appareil qu’on ait envie d’avoir dans sa cuisine ; un objet pratique, esthétique, et que l’on puisse fabriquer ou réparer avec des outils courants. Il reste à vérifier la durabilité de ces matériaux sur le long terme. Cependant, après plusieurs mois d’utilisation intensive, le cuiseur ne montre encore aucun signe d’usure significative.

Image : Quelques-uns des matériaux utilisés. Photo de Marie Verdeil.

Notre cuiseur solaire électrique repose sur plusieurs éléments essentiels : une structure en bois, un élément chauffant électrique en fil de nichrome, une isolation en liège, une masse thermique en mortier et en carreaux et un panneau solaire photovoltaïque.

Les carreaux de céramique et de terre cuite

L’usage des carreaux est la caractéristique distinctive de notre design. La plupart des ISEC (cuiseurs solaires électriques isolés) utilisent l’aluminium pour la chambre de cuisson, et du métal ou du plastique (souvent un seau) pour l’extérieur. Cependant, fabriquer un caisson étanche en aluminium demande du matériel spécialisé, et le plastique, en plus d’un aspect peu esthétique, peut devenir cassant avec le temps.

L’usage des carreaux est la caractéristique distinctive de notre design.

Dans notre cuiseur, la chambre de cuisson est constituée de carreaux épais en terre cuite, offrant une surface intérieure étanche, ignifuge et facile à nettoyer. Les carreaux empêchent l’eau de pénétrer dans la couche d’isolation ou dans le système électrique, et ils garantissent que l’isolant ne soit pas endommagé par la chaleur. ¹¹ Nous avons également recouvert l’extérieur du cuiseur de carreaux : ils apportent une touche esthétique, protègent de l’eau et facilitent le nettoyage.

Image : Chambre de cuisson réalisée à partir de tuiles épaisses en terre cuite Photo de Marie Verdeil.

Les carreaux sont bon marché et faciles à trouver : nous avons ramassé les nôtres dans les rues de Barcelone. Leur pose demande peu d’outils et de compétences. Un coupe-carreaux peut être utile, mais on peut aussi éviter cette étape en choisissant les bons formats ou en adoptant la technique du « trencadís », popularisée par Antoni Gaudí, qui consiste à briser les carreaux et à les réassembler en mosaïque.

L’utilisation d’un coupe-carreaux demande un peu d’entraînement et il est normal d’en casser quelques-uns au début. Tracez un sillon sur le carreau en passant plusieurs fois la roue en tungstène, puis exercez une pression des deux côtés avec les mains : le carreau devrait se rompre le long de cette ligne. Certains carreaux sont plus difficiles à couper que d’autres. Pour coller les carreaux sur du bois, utilisez un mortier-colle à base de ciment. Sur du liège, il vaut mieux appliquer d’abord une couche de bandes de plâtre, car le mortier n’y adhère pas bien. Enfin, utilisez du coulis pour sceller les joints entre les carreaux.

Le liège (ou la laine) pour l’isolation

L’isolation est le cœur de tout cuiseur solaire, et l’ISEC ne fait pas exception. C’est elle qui permet de cuisiner avec un tout petit panneau solaire : la chaleur s’accumule progressivement, car l’isolation ralentit sa dispersion vers l’extérieur. Pour l’isolation, nous avons appliqué une couche de 5 cm de liège expansé sur les six faces de l’appareil. Ce matériau naturel, issu des déchets de liège et aggloméré à la vapeur, possède d’excellentes propriétés isolantes. Les plaques de liège classiques fonctionnent également très bien.

Pour l’isolation, nous avons appliqué une couche de 5 cm de liège expansé sur les six faces de l’appareil.

Le liège peut être coûteux et difficile à trouver. Une alternative plus économique consiste à découper de vieux vêtements ou couvertures en laine : le résultat est tout aussi isolant, mais demande plus de travail. Outre le liège et la laine, d’autres matériaux isolants existent, mais beaucoup sont toxiques, désagréables à manipuler, ou inflammables. Le coton et la cellulose, issus de déchets, sont des options durables et bon marché, mais leur performance reste inférieure à celle du liège ou de la laine.

Image : Isolation en liège expansé. Photo de Marie Verdeil.

Le mortier comme réserve de chaleur

La base de notre cuiseur est en mortier, un matériau capable d’emmagasiner une grande quantité de chaleur. Cette masse thermique permet de continuer à cuire après le coucher du soleil. Le panneau solaire emmagasine la chaleur dans le cuiseur plutôt que de la transformer en électricité pour batterie. Le mortier remplit un double rôle : il stocke la chaleur et protège en toute sécurité l’élément chauffant électrique (voir ci-dessous). Tous les ISEC avec un élément chauffant fabriqué maison possèdent une certaine masse thermique, mais nous avons choisi d’épaissir la dalle pour améliorer le stockage de chaleur. Les carreaux de la chambre de cuisson contribuent également à cette masse thermique supplémentaire.

Le panneau solaire emmagasine la chaleur dans le cuiseur plutôt que de la transformer en électricité pour batterie.

Le mortier se compose de ciment, de sable et d’eau. Il est vendu sous forme de poudre dans des sacs, à mélanger avec de l’eau avant utilisation. Vous pouvez également préparer votre propre mortier en mélangeant du ciment, du sable et de l’eau. Suivez les indications figurant sur l’emballage pour respecter les bonnes proportions. Laissez sécher plusieurs jours : une fois durci, le mortier devient solide et résistant. L’usage de ciment réfractaire n’est pas requis : ce type de matériau est conçu pour résister aux températures très élevées des cheminées ou des fours à pizza, car la chaleur dégagée par le cuiseur reste bien inférieure. Le sable est une autre option présentant une bonne capacité de stockage thermique.

Élément chauffant et système électrique

Notre cuiseur est équipé d’une résistance électrique directement reliée au panneau solaire. Lors de nos premiers prototypes, nous avons utilisé des résistances commerciales, mais les résultats ont été décevants. Nous avons donc décidé de fabriquer notre propre élément chauffant, en suivant le guide fourni par Living Energy Farm. ¹² Fabriquer sa propre résistance demande un peu plus de travail, mais cela en vaut la peine.

Les résistances commerciales comportent souvent un thermostat intégré, ce qui complique le réglage de la température à l’intérieur du cuiseur. Elles nécessitent également une tension d’alimentation qui ne correspond pas à celle délivrée par la plupart des panneaux solaires, obligeant à ajouter un composant électronique supplémentaire (un convertisseur Buck). Les fixer solidement s’est aussi avéré difficile, et protéger le système électrique de l’humidité a posé problème, jusqu’à provoquer un début d’incendie dans un prototype.

Fabriquer sa propre résistance demande un peu plus de travail, mais cela en vaut la peine.

En intégrant la résistance faite maison dans une base de mortier, nous avons résolu tous ces problèmes. Cette résistance est constituée d’un circuit en fil de nichrome (alliage de nickel et de chrome). La longueur et le diamètre du fil de nichrome déterminent la chaleur produite et sa dissipation, ce qui permet d’adapter précisément le circuit à la tension et au courant fournis par le panneau solaire. Le circuit se relie aux câbles du panneau via un court tronçon de câble résistant à la chaleur (voir notre manuel).

Notre cuiseur est également équipé d’un fusible thermique et d’un thermostat intégrés dans la couche de mortier. Ces dispositifs ne sont cependant pas indispensables lorsque le cuiseur fonctionne directement sur le panneau solaire sans batterie : la régulation se fait naturellement. Dès que le soleil se couche, la résistance cesse de chauffer, empêchant toute surchauffe.

Image : Fabriquer sa propre résistance demande un peu plus de travail, mais cela en vaut la peine. Photo de Marie Verdeil.

Image : Fusible thermique et thermostat intégrés dans la première couche de mortier. Photo de Marie Verdeil.

Utilisation du cuiseur solaire électrique

Cet appareil permet de cuire des aliments crus (légumes, céréales, viandes ou poissons), mais peut également servir à réchauffer des plats préparés, un peu comme un micro-ondes (lent).

Sécurité alimentaire

Le cuiseur atteint une température maximale d’environ 120 °C. Pour éviter tout risque de contamination bactérienne, les aliments doivent être réfrigérés ou chauffés à une température minimale comprise entre 58 °C et 74 °C selon le type d’aliment, pendant au moins 15 secondes : Légumes et fruits cuits : 58 °C Viandes et poissons : 63 °C Viandes hachées : 71 °C Restes et volaille : 74 °C La température des aliments se mesure avec un thermomètre, que l’on introduit par la cheminée du cuiseur.

Image : Repas cuisiné dans le cuiseur solaire électrique. Photo de Marie Verdeil.

Il faut garder à l’esprit que la température chute dès l’introduction des aliments. Les aliments congelés sont particulièrement déconseillés, car la chaleur peut baisser fortement et il faudra plusieurs heures pour atteindre de nouveau une température de sécurité. Le cuiseur doit donc être préchauffé avant utilisation. Toutefois, grâce à son alimentation par panneau solaire, le cuiseur conserve la plupart du temps une chaleur suffisante. Il n’est pas recommandé de laisser des aliments dans le cuiseur toute la nuit, sauf si l’on est certain que la température de sécurité soit maintenue jusqu’au matin (ce qui n’est pas le cas de notre modèle).

Image : Cuisson lente (avant et après cuisson). Photo de Marie Verdeil.

Le temps de cuisson

Il est tout à fait possible de construire un cuiseur électrique solaire isolé, qui cuit les aliments aussi rapidement qu’un cuiseur normal (voir plus loin). Cependant, construire une « mijoteuse » isolée à basse température a du sens, et ce pour trois raisons. Premièrement, elle vous permet de cuisiner avec un panneau solaire plus petit. Deuxièmement, les aliments cuits lentement ont meilleur goût et conservent davantage de nutriments. Troisièmement, à des températures de cuisson plus basses, les aliments ne peuvent pas brûler et il n’est donc pas nécessaire de les remuer. Même si le temps de cuisson est plus long, le processus de cuisson est malgré tout plus calme et plus simple.

En moyenne, il faut environ deux fois plus de temps pour faire cuire les aliments qu’avec un cuiseur traditionnel. La plupart des repas que nous préparons, en cuisinant des aliments crus, prennent entre deux et quatre heures de préparation. Faire chauffer des restes ou un plat préparé prend environ une heure. Ces durées ont été relevées dans des conditions météorologiques optimales et avec un cuiseur préchauffé.

Cuisiner après le coucher du soleil

En raison de la masse thermique élevée du cuiseur, il aura besoin de plusieurs heures pour chauffer lorsque vous le connecterez pour la première fois à un panneau solaire. Cependant, à partir du deuxième jour, le panneau solaire maintiendra le cuiseur à une température élevée en permanence, et ce pendant de nombreuses heures après le coucher du soleil. Lorsqu’il est complètement chargé au coucher du soleil et qu’il atteint une température d’environ 120 °C, notre cuiseur électrique maintient une température suffisamment élevée pour cuire pendant 4 à 5 heures. Une fois que la nourriture est dans le cuiseur, la température baisse mais reste suffisamment élevée (au dessus de 80 °C) pour cuire les aliments en toute sécurité. La chaleur accumulée pendant la nuit nous permet de relancer rapidement la cuisson le matin. En effet, notre cuiseur sera encore au-dessus de 40 ou 50 °C au lever du soleil.

La chaleur conservée à la fin de la nuit nous permet de relancer rapidement la cuisson le matin.

Étendre une ou plusieurs couvertures de laine sur le cuiseur au coucher du soleil permet de conserver davantage la chaleur, ce qui permet de cuisiner un repas encore plus tard dans la soirée ou de commencer à cuisiner encore plus tôt le lendemain. Vous pouvez également utiliser des couvertures pour augmenter l’efficacité énergétique du cuiseur pendant la journée, pour obtenir une température de cuisson plus élevée.

L’humidité

Selon les aliments que vous préparez, une humidité excessive à l’intérieur de la chambre de cuisson peut devenir un problème. L’eau contenue dans les aliments peut s’évaporer et s’accumuler dans le cuiseur. C’est pourquoi notre cuiseur est équipé d’une petite cheminée par laquelle l’humidité peut s’échapper. Il peut être fermé par un bouchon de liège si vous souhaitez conserver l’humidité à l’intérieur. Il est conseillé de laisser la porte du cuiseur ouverte de temps en temps afin que l’humidité présente dans la couche d’isolation puisse s’évaporer.

Différents modèles de cuiseurs

Comme nous avons conçu notre cuiseur autour d’une plaque de cuisson, ce cuiseur convient surtout pour les plats à cuire au four. Cependant, d’autres modèles existent. Un ancien prototype que nous avions construit possède une chambre thermique de la taille d’une cocotte : il est donc plus adapté à la préparation de ragoûts et de soupes. Quelle que soit la forme que vous choisissez, il est toujours préférable de dimensionner votre cuiseur en fonction des proportions d’un récipient spécifique. Si vous placez une petite casserole dans une grande chambre de cuisson, vous gaspillerez une grande quantité d’énergie pour chauffer l’espace vide.

Image : Un ancien prototype que nous avions construit possède une chambre thermique de la taille d’une cocotte : il est donc plus adapté à la préparation de ragoûts et de soupes. Photo de Marie Verdeil.

Une isolation plus épaisse

Plus la couche d’isolation est épaisse, moins le cuiseur ne consomme d’énergie. Une isolation plus épaisse permet d’utiliser un panneau solaire plus petit, et ce, pour le même temps de cuisson, ou de réduire le temps de cuisson avec le même panneau solaire. Une isolation plus épaisse améliorera permet également de mieux conserver la chaleur. Cependant, n’oubliez pas que cela augmentera le volume de l’appareil de façon exponentielle. Épaissir l’isolation de 5 cm sur les six côtés aurait agrandi la taille de notre cuiseur, ce qui aurait été peu pratique pour la plupart des cuisines.

Une température de cuisson plus élevée

Si vous voulez un cuiseur électrique solaire qui cuit les aliments plus rapidement, à une température plus élevée, vous devriez choisir un panneau solaire plus grand et un élément chauffant plus puissant. Vous devriez aussi augmenter le réglage du thermostat et du fusible thermique. L’ajout d’une isolation supplémentaire accélère également le temps de cuisson. Cependant, notez que nous n’avons pas testé nos matériaux de construction avec des températures plus élevées ; si vous choisissez d’utiliser ce cuiseur dans ces conditions, vous agissez à vos risques et périls.

Tout dépend en grande partie des coutumes locales liées aux heures de repas, en particulier le dîner. Par exemple, l’heure du dîner en Europe se situe entre 17 et 19 heures dans les pays nordiques, et entre 21 et 23 heures, pour les pays plus au sud. Puisque dans le Nord, les heures de dîner sont plus tôt que dans les pays du Sud, elles s’accordent avec l’utilisation de l’énergie solaire pour cuisiner. Cependant, l’heure de dîner plus tardive dans le Sud nécessiterait un cuiseur plus puissant permettant d’avoir une température plus élevée et capable de mieux conserver la température, afin de cuisiner après le coucher du soleil, ou pour garder un plat chaud préparé le matin.

Une conservation de la chaleur plus ou moins importante

Même si un cuiseur solaire électrique a toujours besoin d’une isolation, vous pouvez la faire avec peu, voire pas de masse thermique. Votre choix d’isolation dépend de la façon dont vous souhaitez utiliser l’appareil. Avec une masse thermique faible voire nulle, l’appareil de cuisson va chauffer et refroidir assez vite, et sera un peu plus léger. En revanche, vous ne pourrez pas l’utiliser pour cuisiner après le coucher du soleil. Beaucoup d’ISEC faits par d’autres constructeurs fonctionnent de cette manière.

D’autre part, il est aussi possible de faire une version plus grande de notre cuiseur solaire qui peut être utilisée pour cuisiner toute la journée. Pour ce faire, ajoutez davantage de masse thermique, d’isolation, et envisagez d’avoir une température plus élevée pour votre cuiseur. Il faudrait aussi utiliser un panneau solaire plus grand et une résistance électrique plus puissante. Un tel appareil de cuisson serait toujours immédiatement prêt à l’emploi. Il n’y aurait pas besoin de stocker de l’électricité. Il pourrait être utilisé dans les cuisines industrielles ou en tant qu’appareil de cuisson communautaire.

Vous pourriez également construire un cuiseur électrique solaire avec un accumulateur thermique en métal plutôt qu’en mortier. Il ne permet pas de cuisiner après le coucher du soleil, mais il permet d’atteindre des températures de cuisson plus élevées pendant une courte durée. Cela permet ainsi de cuire et de frire des aliments.

Guide de construction étape par étape

Image : Dessin isométrique éclaté de notre cuiseur électrique solaire isolé. Illustration de Marie Verdeil.

Ce dont vous avez besoin

Des ustensiles de cuisine

Une plaque de cuisson pour mettre les aliments à cuire dans le cuiseur. Cette plaque peut être en métal, en céramique ou en verre résistant à la chaleur. Elle est indispensable et doit être choisie en priorité car vous devrez vous servir de ses dimensions pour construire votre cuiseur.

Un élément chauffant électrique et un système électrique (voir notre autre manuel)

Un panneau solaire de 100 W.
Du fil de nichrome.
Un câble électrique résistant à la chaleur.
Un interrupteur thermique.
Un fusible thermique.

Des matériaux de construction

Des planches en bois. Le cuiseur est construit autour d’une structure en bois. Vous pouvez réutiliser une boîte existante ou la fabriquer de toutes pièces. Du bois de récupération ou des panneaux aggloméré conviennent parfaitement, puisqu’ils ne seront pas visibles.
Du carrelage. Nous utilisons du carrelage pour l’intérieur de la chambre de cuisson et l’extérieur du cuiseur.
Des vis à bois.
Des charnières et des crochets. Pour fixer la porte du cuiseur.
Des pieds pour le cuiseur. Nous les avons fabriqués en bois. Les pieds permettent de soulever et déplacer le cuiseur et le protègent contre les dégâts causés par l’eau, qui pourrait s’infiltrer par le dessous de l’appareil.
La poignée de la porte du cuiseur. Nous l’avons aussi fabriquée en bois.

Des matériaux d’isolation

Des panneaux de liège expansé. Nous avons utilisé des panneaux de liège expansé de 5 cm d’épaisseur pour isoler l’ensemble des côtés du cuiseur. Nous avons également utilisé environ 1,20 m de liège expansé. Vous pouvez aussi utiliser de l’isolant ordinaire en liège ou en laine. Évitez les matériaux inflammables comme le coton, les copeaux de bois ou tout matériau isolant à base d’huile. Le liège et la laine sont des matériaux résistants au feu.
De fines plaques de liège (4 mm). Elles servent de joint d’étanchéité entre la porte du cuiseur et l’armature. Elles sont également utilisées pour combler les différences de hauteur entre les couches de liège expansé au-dessus de la chambre de cuisson.

De la matière pour stocker la chaleur

Du mortier de construction. Nous utilisons du mortier pour fournir une masse thermique afin de conserver la chaleur et intégrer le chauffage à résistance électrique.

Des matériaux de fixation et de remplissage

Du mortier adhésif. Pour fixer le carrelage sur les surfaces en bois et en liège.
De quoi faire des joints. Pour faire les joints de carrelage.

Les pièces supplémentaires

Un thermomètre de cuisine. Il vous en faudra un équipé d’une longue sonde, car il devra traverser l’épaisse couche d’isolation en haut de l’appareil pour pouvoir atteindre les aliments.
Un conduit de cheminée. Faites un tube avec une fine feuille d’aluminium, que vous pouvez découper à partir d’une canette de soda. Sinon, vous pouvez acheter un tube métallique de la bonne taille.

Les outils

Un tournevis
Une scie à bois
Une perceuse (vous avez besoin d’un foret à béton pour l’ouverture de la cheminée)
Un fer à souder et du fil d’étain
Un coupe-carreaux (seulement si vous devez retailler les carreaux)
Des outils de mesure
Un cutter
Une truelle à mortier et un récipient de mélange

Étape 1 : Construire la structure

Image : Instructions étape par étape (fig. 1. à 4.). Illustration de Marie Verdeil.

Se procurer une plaque de cuisson et la mesurer. Nous avons dimensionné notre appareil de cuisson autour d’un plateau en acier inoxydable qui fait à peu près la même taille qu’une feuille A4 : 20 cm x 27 cm.
fig 1 - À l’aide de carreaux, créez une boîte autour du plateau avec suffisamment d’espace pour pouvoir y glisser et en sortir vos aliments facilement. La boîte deviendra la chambre intérieure du cuiseur solaire. Pour l’instant, faites tenir la structure avec du ruban adhésif. Lorsque vous mesurez les dimensions de la chambre thermique, laissez un espace au dessus de la plaque de cuisson pour permettre à la chaleur de circuler. L’idéal est de trouver du carrelage à la bonne dimension. Sinon, coupez les carreaux à la bonne taille à l’aide d’un coupe-carreaux.
Mesurez les dimensions extérieures de la chambre de cuisson carrelée pour calculer celles de la boîte en bois qui l’entourera. Laissez 5 cm supplémentaires sur les six côtés pour pouvoir mettre la couche de liège expansé. Au fond, prévoyez 2 à 3 cm en plus pour tenir compte du mortier, qui enrobera l’élément chauffant. Ajoutez 5 mm supplémentaires de tous les côtés afin que tout s’emboîte.
fig 2 - Construire la boîte en bois selon les dimensions calculées (ne pas oublier de prendre en compte l’épaisseur du bois). Vissez les éléments en bois pour que la partie supérieure puisse être retirée ultérieurement dans le processus de construction (voir l’étape 3). Avant de commencer à couper le bois, prenez le temps de tout mesurer plusieurs fois, car il est facile de faire des erreurs.
fig 2-3. - Pour que la porte s’aligne parfaitement avec le reste de la boîte en bois, construisez d’abord la structure dans son ensemble, puis séparez la partie qui servira de porte, à la scie. La partie qui servira de porte doit avoir une profondeur de 6 cm pour s’insérer dans la couche de liège isolante et le carrelage de la chambre de cuisson, sur ce côté.
fig 4 - Une fois le bois coupé, dévissez la planche supérieure afin d’avoir un meilleur accès à l’intérieur.

Image : La chambre de cuisson à l’intérieur de la structure en bois. L’espace entre les deux sera comblé par une isolation en liège et une couche de mortier au fond. Photo de Marie Verdeil.

Étape 2 : Faire une résistance électrique à la chaleur

Créer un élément chauffant résistif à l’aide d’un fil de Nichrome. Voir notre manuel séparé pour les instructions.

Étape 3 : Ajouter l’isolation, créer la masse thermique et ajouter la résistance électrique

Image : Instructions étape par étape (fig. 5. à 8.). Illustration de Marie Verdeil.

fig 5 - À l’aide d’une scie fine ou d’un cutter, découpez et collez les panneaux de liège expansé pour couvrir tous les côtés de la zone. Vous pouvez utiliser de la colle à bois ou de la colle chaude. Gardez la planche supérieure à l’écart pour l’ajouter plus tard.
fig. 6 - Mélangez un peu de mortier de construction avec de l’eau et créez une couche d’environ 10-15 mm par-dessus la couche de liège inférieure. Laissez poser pendant quelques heures.
fig 6 - Percez un trou à travers le liège et le bois à l’arrière de la boîte, à environ 10 mm au-dessus de la couche de mortier, pour y faire passer les câbles électriques.
fig 7 - Placez le circuit de résistance sur le lit de mortier et faites passer les extrémités du câble résistant à la chaleur par le trou situé à l’arrière de la boîte. Veillez à ce que les fils de nichrome ne se croisent et ne se touchent pas, et que le fusible (optionnel) ainsi que l’interrupteur thermique (optionnel) soient également posés sur le mortier.
fig 8 - Coulez encore 10 à 15 mm de mortier pour recouvrir le circuit.

Image : La première couche de mortier avec le circuit nichrome, l’interrupteur thermique et le fusible thermique dessus. Tous ces éléments seront couverts par la deuxième couche de mortier. Photo de Marie Verdeil.

Étape 4 : Mettre en place la chambre de cuisson et finir l’isolation

Image : Instructions étape par étape (fig. 9. à 16.). Illustration de Marie Verdeil.

fig 9 - Prenez le carrelage que vous aviez préparé pour la chambre intérieure. Placez un peu de mortier à l’arrière des dalles inférieures et pressez-les sur le lit de mortier.
fig 10. - À l’aide de mortier adhésif, fixez les carreaux restants sur les côtés ainsi qu’à l’arrière des panneaux de liège, afin de recréer la chambre de cuisson que vous aviez collée à l’étape 1.
fig 11. - À l’aide d’une perceuse munie d’une mèche à béton, percez un trou de 10 à 12 mm dans le carreau supérieur central pour y placer un conduit d’aération.
fig 11. - Posez les dalles supérieures restantes sur les bords des carreaux latérales en y ajoutant un peu plus de mortier. Il est conseillé d’incliner légèrement les carreaux supérieurs d’un côté pour diriger la condensation loin de la plaque de cuisson.
fig 12. - Avant de remettre le panneau de liège supérieur sur la chambre intérieure carrelée, marquez la position du conduit d’aération et percez les panneaux de liège et les planches de bois.
fig 12-13. - Placez le panneau de liège supérieur sur les carreaux du dessus avec un peu de mortier adhésif, puis revissez la planche en bois supérieure pour fermer la boîte. S’il y a des trous d’air, comblez-les avec des morceaux ou plaques de liège pour éviter toute fuite de chaleur.
fig 14. - Collez des fines plaques de liège de 4 mm d’épaisseur sur le caisson d’isolation qui entoure l’avant de la chambre de cuisson. Utilisez de la colle à bois. Cette couche supplémentaire permet de fermer hermétiquement la porte et d’empêcher la chaleur de s’échapper.
fig 15 - Isolez la porte en fixant un panneau de liège expansé de 5 cm avec de la colle à bois à l’intérieur. Avec du mortier adhésif, placez le dernier carreau sur la porte en veillant à ce qu’il s’aligne correctement et ferme la chambre intérieure lorsque la boîte en bois est fermée.
fig 16. - Collez une autre fine plaque de liège de 4 mm de manière à reproduire le bord de la chambre.

La boîte est presque terminée. Laissez le tout sécher et se solidifier pendant au moins 48 heures.

Image : Fixer la chambre de cuisson. Photo de Marie Verdeil.

Étape 5 : Touches finales

Image : Instructions étape par étape (fig. 17. à 19.). Illustration de Marie Verdeil.

fig 17 - Carreler le dessus de la boîte pour la rendre étanche et résistante à la chaleur (on peut y mettre la plaque de cuisson à la sortie du cuiseur). Veillez à faire un trou pour le conduit d’aération.
Fabriquez et insérez le conduit. Insérez-le dans le trou que vous aviez fait.
Faire les joints. Scellez la chambre intérieure carrelée avec du mortier pour éviter que l’isolation en liège ne prenne l’humidité. Faites de même pour les carreaux extérieurs et pour le joint du conduit d’aération. Nous avons également ajouté du plâtre sur les côtés pour protéger le bois.
fig 18. - Ajouter une poignée à la porte.
fig 19 - Ajouter des charnières pour visser la porte à l’armature du cuiseur. Placez un loquet métallique de chaque côté pour verrouiller hermétiquement la porte pendant le fonctionnement.
Ajoutez des petits pieds au cuiseur permet de le soulever plus facilement et de le protéger contre les dégâts d’eau.
Le cuiseur est terminé !
Reliez les câbles résistants à la chaleur qui sortent du cuiseur aux fils du panneau solaire. Insérez un interrupteur entre les deux (branchez-le sur le fil positif).

Image : Quelques étapes de l’assemblage du cuiseur (de gauche à droite) : Fig. 1 : Perçage d’un trou pour le conduit d’aération, avec toute l’isolation en place. Fig. 2 : Couche supplémentaire de liège pour permettre l’isolation de la porte et de la boîte. Fig. 3 : Carrelage de l’extérieur du cuiseur solaire électrique. Fig. 4 : Faire les joints. Photos de Marie Verdeil.

Crédits

Concept : Kris De Decker, avec la contribution de Marie Verdeil.
Conception : Marie Verdeil, avec la participation d’Anna Mareschal de Charentenay.
Construction et documentation : Marie Verdeil, avec l’aide de Hugo Lopez.
Conception et construction de deux prototypes antérieurs : Vaiva Vinskaité, avec la participation de Kris De Decker et Marie Verdeil.
Remerciements : Samira Allaouat et Alexandra Tollefsrud pour le carrelage. Akasha Hub Barcelone pour l’espace de travail. Living Energy Farm et Cal Poly pour leurs avancées sur les cuiseurs électriques solaires isolés.

Dans les sociétés riches et industrialisées, la cuisine est rarement considérée comme un problème en termes d’utilisation des ressources et d’émissions de carbone. Par exemple, aux États-Unis, seulement 5 % de la consommation d’énergie d’un ménage est attribuée aux appareils de cuisson (tels que les cuisinières, les fours, les micro-ondes et les bouilloires). Cependant, si la cuisson nécessite relativement peu d’énergie, elle a besoin de beaucoup de puissance. La consommation d’énergie est égale à la consommation électrique, multipliée par le temps. Comme les appareils de cuisson ne sont utilisés que lors d’une courte période de la journée, leur consommation d’énergie est relativement faible. Cependant, leur forte consommation d’énergie rend difficile leur fonctionnement sur un système photovoltaïque solaire hors réseau électrique. ↩︎
Énergie solaire directe : Énergie solaire directe : hors réseau, sans batteries, Low-tech Magazine, août 2023. https://qelnixcor.cloud/fr/2024/01/direct-solar-power-off-grid-without-batteries/ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Trop de combustion, pas assez de feux, Kris De Decker, Low-tech Magazine, décembre 2019. https://qelnixcor.cloud/fr/2019/12/too-much-combustion-too-little-fire/ ↩︎
Comment sortir votre appartement du réseau électrique, Low-tech Magazine, mai 2016. https://qelnixcor.cloud/fr/2016/05/how-to-get-your-apartment-off-the-grid/ ↩︎
La première utilisation du cuiseur solaire remonte au XVIII^e siècle, lorsque l’usage croissant du verre a mis en évidence sa capacité à piéger la chaleur solaire. Pour plus d’informations, voir Hirst, Eric. « Un fil d’or : 2500 ans d’architecture et de technologie solaires : par Ken Butti et John Perlin Cheshire Books, distribué par Van Nostrand Reinhold Company, New York et Londres, 1980, 304 pp,£ 11.95. » (1981) : 167. /// Daniels, Farrington. Utilisation directe de l’énergie solaire. Yale University Press, 1964. /// Telkes, Maria. « Cuiseurs solaires ». Énergie solaire 3.1 (1959) : 1-11. ↩︎
Si nous isolons nos maisons, pourquoi pas nos casseroles ?, Kris De Decker, Low-tech Magazine, juillet 2014. https://qelnixcor.cloud/fr/2014/07/if-we-insulate-our-houses-why-not-our-cooking-pots/ ↩︎
Vous trouverez un exemple de manuel ici : https://reclaimdesign.org/diy-solar-oven ↩︎
Bien que les plaques de verre réduisent un peu les pertes de chaleur à l’intérieur du cuiseur, elles n’offrent pas le même niveau de résistance thermique qu’une épaisse couche de laine ou de liège. ↩︎
Voir : https://sharedcurriculum.peteschwartz.net/isecooker-construction/ ↩︎
Voir : https://livingenergyfarm.org/insulated-solar-electric-cooker/ ↩︎
Il peut sembler inhabituel de construire un cuiseur à partir de matériaux tels que le bois, le liège ou la laine. Cependant, la température atteinte à l’intérieur de notre cuiseur ne présente aucun risque pour ces matériaux. Le liège et la laine sont stables jusqu’à environ 200 °C et commencent à se dégrader au-delà de cette température. Ce sont des matériaux résistants au feu : ils ne s’enflamment pas et ne propagent pas le feu. Le bois ne s’enflamme pas à des températures inférieures à 250 ºC. De plus, tous ces matériaux sont séparés de l’élément chauffant et de la chambre de cuisson par du mortier et du carrelage, qui résistent à des températures beaucoup plus élevées. Lorsque nous avons eu un incendie électrique dans l’un de nos premiers prototypes, le feu ne s’est pas propagé. ↩︎
Voir : https://conev.org/ISECmanual14.pdf ↩︎

Fabriquer son propre élément chauffant électrique, de zéro

Mon, 15 Dec 2025 00:00:00 +0000

Image : Une brique chauffante amovible constituée d’un circuit en fil de nichrome, inséré entre deux tuiles identiques. Il repose sur un dispositif de cuisson électrique solaire isolé. Photo réalisée par Marie Verdeil.

Ce manuel montre comment fabriquer un élément chauffant électrique fonctionnant directement à partir d’un panneau solaire, sans utiliser de batterie ni de régulateur ou de contrôleur intermédiaire entre les deux. L’élément chauffant est employé dans le cuiseur électrique solaire isolé que nous décrivons dans un autre manuel et également dans la cafetière et le réchaud à pied solaires que nous documenterons dans de futurs manuels. Nous décrivons également comment construire une brique chauffante amovible, que nous utilisons pour remplacer les éléments chauffants commerciaux de certains prototypes de cuiseurs solaires électriques que nous avons développés auparavant.

Une résistance électrique sur mesure est réalisée à partir d’un circuit en fil de nichrome, recouvert d’une couche de mortier. La consommation de courant d’un fil de nichrome dépend de sa longueur et de son épaisseur. Vous devez donc concevoir le circuit en fonction de la tension et de la puissance nominale de votre panneau solaire afin d’optimiser le rendement thermique. Le circuit en fil de nichrome est relié aux câbles du panneau solaire à l’aide d’une courte section de câble électrique conçu pour résister à la chaleur. ¹

Pourquoi créer un chauffage électrique à résistance à partir de zéro ?

Nos premiers prototypes de fours solaires utilisaient des éléments chauffants commerciaux, mais les résultats se sont révélés décevants. Nous avons alors opté pour la construction de notre propre élément chauffant, en nous basant sur le guide fourni par la Living Energy Farm La construction d’un élément chauffant maison demande un effort supplémentaire, mais cela en vaut la peine. Cela revient aussi bien moins cher.

De nombreux éléments chauffants du commerce possèdent un thermostat intégré, ce qui complique le réglage précis de la température à l’intérieur du four. Ils nécessitent également une tension d’entrée qui ne correspond pas à celle fournie par la plupart des panneaux solaires, ce qui oblige à ajouter un composant électronique supplémentaire (un convertisseur buck). Il s’est également avéré difficile de fixer solidement les éléments de chauffage commerciaux, et nous avons eu du mal à à protéger le système électrique de l’humidité, ce qui a provoqué départ de feu électrique à un moment donné. En plaçant un élément chauffant fabriqué par nos soins dans une base en mortier, nous avons surmonté l’ensemble de ces difficultés.

Image : Le premier prototype de four solaire fonctionnait avec trois éléments chauffants du commerce, avec des performances décevantes. Photo réalisée par Kris De Decker.

Qu’est-ce qu’un chauffage à résistance électrique ?

La résistance électrique caractérise la capacité d’un matériau à s’opposer au passage du courant électrique. Elle peut être comparée à la friction dans les systèmes mécaniques. La résistance génère de la chaleur, conformément à la loi de Joule, et elle se mesure en ohms (Ω).

La résistance d’un fil est déterminée par la résistivité de son matériau, sa longueur et son diamètre. Les métaux présentent une faible résistance électrique, ce qui facilite sa circulation. On les désigne donc comme des « conducteurs ». Par exemple, la plupart des fils électriques sont en cuivre, car ce métal présente une très faible résistance au passage du courant.

En revanche, des matériaux comme le plastique, le caoutchouc ou la céramique présentent une très forte résistance électrique, ce qui empêche le courant de circuler facilement. Ces matériaux sont appelés des « isolants ». Par exemple, les fils électriques sont isolés avec une gaine en plastique, ce qui les rend sûrs au toucher.

Les éléments chauffants électriques, comme ceux des fours, grille-pains ou sèche-cheveux, sont généralement faits de fils de nichrome, un alliage de nickel et de chrome présentant une résistance relativement élevée pour un métal. Les électrons traversent le fil, mais comme ils rencontrent une résistance importante, le fil de nichrome dégage beaucoup de chaleur. Il émet une lueur orange lorsqu’il chauffe.

Image : Un fil de nichrome utilisé dans un sèche-cheveux. Photo réalisée par Dasha Ilina.

Le matériel requis

Pour chaque composant de la liste ci-dessous, nous proposons un lien vers Amazon, qui sert de catalogue mondial de pièces. Nous vous encourageons à vous procurer les composants localement ou à les récupérer sur de vieux appareils. Acheter sur Amazon ne nous rapporte aucune commission.

Fil de nichrome. Autre exemple. Le fil de nichrome est disponible sous forme de bobines ou de rouleaux. Il est également possible de le récupérer dans d’anciens fours, grille-pains, sèche-cheveux et autres appareils électriques chauffants.
Câble électrique résistant à la chaleur. Ces fils électriques utilisent un isolant en silicone au lieu du plastique.
Interrupteur thermique (en option).
Fusible thermique (en option).
Mortier de construction utilisé pour envelopper le circuit en fil de nichrome.
Tuiles épaisses, nécessaires si vous construisez une brique chauffante amovible.

Image : Le circuit en nichrome est soudé à une paire de câbles électriques conçus pour résister à la chaleur. Photo réalisée par Marie Verdeil.

Comment calculer la valeur de la résistance ?

Le principal défi lors de la fabrication d’un élément chauffant à résistance électrique est de déterminer la longueur du circuit en nichrome adaptée à la tension et à l’intensité de la source d’énergie.

Pour définir la longueur du circuit en nichrome, vous devez d’abord calculer la valeur de résistance nécessaire selon les caractéristiques de votre source d’énergie. Il est possible de calculer cette valeur grâce à la loi d’Ohm, qui établit la relation entre la tension (V), le courant (A) et la résistance (Ω) :

Résistance (Ω) = Tension (V) / Courant (A)

Pour déterminer les valeurs de tension et de courant de votre panneau solaire, référez-vous à l’étiquette apposée au dos du panneau.

Pour connaître la tension à utiliser, référez-vous à la « tension de puissance maximale (Vmax) » ou à la « tension à Pmax », qui indique la tension maximale fournie par le panneau lorsqu’il est relié à un circuit. Ne confondez pas avec la « tension en circuit ouvert (VOC) », qui correspond à la tension maximale du panneau lorsqu’aucune charge n’est connectée.

Pour un panneau solaire de 12 V (appelé ainsi car il est généralement utilisé avec une batterie de 12 V et un régulateur de charge), le Vmax est d’environ 18 V. Pour un panneau de 24 V (conçu pour fonctionner avec une batterie et un régulateur de charge de 24 V), la tension maximale est d’environ 36 V.

Pour connaître l’intensité, vérifiez le « courant de puissance maximale (IMP) » ou le « courant à Pmax ». Ne tenez pas compte du « courant de court-circuit ». Si l’étiquette manque, mesurez la tension avec un multimètre. Une fois la tension et la puissance connues, vous pouvez calculer le courant : il est égal à la puissance de sortie (100 W dans notre exemple) divisée par la tension (18 V). Ainsi, le courant maximal que peut fournir notre panneau solaire de 100 W est de 5,55 A.

Après avoir déterminé la tension et le courant de votre panneau solaire, vous pouvez calculer la résistance nécessaire pour l’élément chauffant grâce à la loi d’Ohm. Dans notre cas :

18 (V) / 5,55 (A) = 3,24 Ω

Comment calculer la longueur nécessaire du câble chauffant ?

Ensuite, coupez un morceau de fil de nichrome ayant une résistance de 3,24 Ω. Selon l’épaisseur du fil choisi, la résistance peut varier. Un fil résistif fin et long a une résistance plus élevée. La résistance du fil de nichrome se mesure en ohms par mètre (Ω/m).

Nous avons acheté un fil de nichrome relativement fin, dont la résistance nominale est de 8,71 Ω/m. En utilisant la règle de trois avec la résistance par mètre du fil, nous trouvons que le circuit en nichrome doit avoir une longueur de 37,2 cm pour obtenir une résistance de 3,24 Ω : (100 * 3,24) / 8,71 = 37,2 cm. En choisissant un fil de nichrome d’une autre épaisseur, vous devrez ajuster la longueur du fil en conséquence.

Ne vous fiez pas à l’étiquetage

Malheureusement, la résistance indiquée sur l’emballage du fil de nichrome n’est pas toujours précise. Pour mesurer la résistance avec davantage de précision, découpez un mètre de fil de nichrome et connectez-le au panneau solaire (ou à une station de test 18 V, voir plus loin), en plaçant un wattmètre ou un multimètre entre les deux. Procédez de la même manière si vous utilisez du fil de nichrome récupéré sur un ancien appareil.

Reliez une extrémité du fil à la sortie positive du panneau solaire (ou de la station de test) et l’autre extrémité à la sortie négative, afin de former un circuit électrique. La polarité n’a ici aucune importance.

Mettez brièvement l’appareil sous tension, relevez les valeurs d’ampérage et de puissance sur votre wattmètre, puis coupez immédiatement l’alimentation. Faites attention lors du branchement : le fil ne doit surtout pas se toucher lui-même, car cela créerait un court-circuit. Non seulement la mesure sera faussée, mais le courant (A) serait plus puissant, chauffant le fil très rapidement, ce qui peut être dangereux. Veillez également à ne pas toucher le fil, car il chauffe vite.

En procédant ainsi, nous avons mesuré une puissance de 31 W pour une intensité de 1,76 A à 18 V. D’après la loi d’Ohm, cela correspond à une résistance de 18 V / 1,76 A = 10,2 Ω. Notre fil a donc une résistance réelle de 10,2 Ω/m et non de 8,71 Ω/m. Cela signifie que notre fil doit mesurer 31,7 cm pour atteindre la résistance souhaitée de 3,24 Ω :

(100 x 3,24) / 10,2 = 31,7 cm.

Image : Test des deux premiers prototypes de fours solaires à l’aide d’une station de test alimentée par le réseau électrique. Photo de Marie Verdeil.

Ajouter un second ou un troisième fil

Toutefois, il est encore trop tôt pour couper le fil de nichrome à la longueur exacte. Selon la valeur de résistance du fil que vous utilisez, la longueur calculée peut ne pas être idéale pour répartir la chaleur de façon uniforme sur la surface de votre appareil de chauffage ou de cuisson.

Par exemple, la partie inférieure de la chambre de notre four solaire (juste au-dessus de l’élément chauffant à résistance électrique) mesure 26 x 33 cm. Avec un circuit de moins de 32 cm, il est impossible de répartir la chaleur uniformément dans la chambre du four. Un fil court créerait un point très chaud dans le mortier, risquant de l’endommager.

Ce problème peut être résolu en connectant plusieurs fils de nichrome en parallèle. Si vous doublez la taille du circuit, chaque fil doit être deux fois plus long (soit 63,4 cm ici) pour conserver la même résistance. Si vous triplez la taille du circuit, chaque fil doit être trois fois plus long (soit 95,1 cm chacun), et ainsi de suite.

Cela peut sembler contre-intuitif, mais plus un fil est long, plus sa résistance augmente : les électrons y circulent avec davantage de difficulté. En doublant le circuit en fil de nichrome, c’est-à-dire en créant deux fils parallèles, les électrons peuvent circuler simultanément dans deux circuits, ce qui divise la résistance en deux. Ainsi, pour conserver la même résistance de 3,24 ohms, il faut que ce circuit soit deux fois plus long. La même logique s’applique aux fils triples : chaque fil doit être trois fois plus long.

Image : Différentes configurations possibles pour le circuit en fil de nichrome, utilisant un, deux ou trois fils en parallèle. Ils ont tous une résistance équivalente. Illustration de Marie Verdeil.

Couper le fil de nichrome à la bonne longueur

Une fois que vous avez déterminé le nombre de circuits en fils de nichrome, coupez les fils à la bonne taille. Cependant, avant de couper, ajoutez environ 4 cm supplémentaires à chaque fil. Cette marge est nécessaire pour souder le fil de nichrome aux câbles électriques résistants à la chaleur (voir plus bas).

Enrouler le fil

Image : Enroulement du fil autour d’un tournevis. Illustration de Marie Verdeil.

Doubler le circuit, comme nous l’avons fait pour notre four solaire, multiplie par quatre la longueur totale du circuit. Cela remplace un problème (un fil trop court) par un autre (des fils trop longs). Mais ce problème se résout facilement en enroulant le fil en spirale, ce qui présente un avantage supplémentaire : le fil de nichrome, très fin, est beaucoup plus facilement manipulable et souple lorsqu’il est enroulé comme un ressort. Pour cela, enroulez-le autour d’un objet cylindrique, comme un stylo ou un tournevis. Puis, tirez sur le fil pour l’allonger légèrement et le détendre.

Interrupteur thermique et fusible thermique

Un élément chauffant à résistance électrique doit être équipé d’un dispositif de sécurité pour éviter une surchauffe, qui pourrait causer un risque d’incendie ou fissurer l’enveloppe en mortier. Si l’élément chauffant est relié à un panneau solaire sans batterie, comme dans notre four solaire, il dispose déjà alors d’une certaine sécurité : le soleil se couche tous les soirs, coupant l’alimentation.

Cependant, si vous souhaitez également utiliser l’appareil sur batterie ou avec une station de test branchée sur secteur, il faut ajouter un dispositif de sécurité qui coupe l’alimentation en cas d’oubli.

Une première solution est d’ajouter un interrupteur programmable. C’est un dispositif qui contrôle un interrupteur électrique et l’éteint automatiquement après un délai prédéfini. Une autre solution, celle que nous avons choisie, consiste à ajouter un interrupteur thermique et un fusible thermique. Ces composants coupent le circuit lorsque l’élément chauffant atteint une certaine température.

L’interrupteur thermique coupe le circuit lorsque sa température atteint le seuil prévu, puis le réactive automatiquement lorsque la température redescend légèrement en dessous. Le fusible thermique est une mesure de sécurité supplémentaire : c’est un fusible à usage unique qui saute lorsqu’il atteint sa température maximale. Le fusible thermique doit être réglé pour avoir une température plus élevée que celle de l’interrupteur thermique. Il faut l’intégrer à la couche de mortier et, une fois déclenché, il est impossible de le remplacer sans casser le four.

Image : L’interrupteur thermique et le fusible thermique intégrés dans une première couche de mortier dans notre troisième prototype de four solaire. Photo de Marie Verdeil.

Nous avons opté pour un interrupteur thermique réglé à une température maximale de 200°C et un fusible réglé à une température maximale de 240°C. Notez que la température mesurée à l’intérieur de la chambre du four sera inférieure à celle du circuit chauffant électrique. Par exemple, notre interrupteur thermique coupe le circuit à 200°C mais la chambre du four est elle à environ 120°C.

Vous pouvez choisir un interrupteur et un fusible thermique pouvant résister à des températures plus élevées. Toutefois, nous ne pouvons pas garantir que les matériaux structurels employés dans notre four peuvent résister à des températures supérieures.

Branchez l’interrupteur thermique et le fusible thermique en série (l’un après l’autre) entre le circuit en fil de nichrome et le fil résistant à la chaleur du côté positif (celui relié au fil positif du panneau solaire). Veillez à ce que le fusible et l’interrupteur soient encastrés dans le mortier afin qu’ils captent la température réelle. L’interrupteur et le fusible n’ont pas de polarité ; leurs bornes peuvent donc être branchées dans n’importe quel sens.

Souder les fils de nichrome aux câbles électriques

Une fois le circuit en fil de nichrome coupé et enroulé, il faut le raccorder aux câbles électriques du panneau solaire photovoltaïque. Cependant, il n’est pas possible de simplement les souder l’un à l’autre. Les fils de nichrome chauffent et feraient fondre la gaine en plastique des câbles électriques. Pour éviter cela, il faut mettre une paire de câbles électriques résistants à la chaleur entre les deux.

Il faut d’abord souder le fil de nichrome au câble résistant à la chaleur. Si vous ajouter un interrupteur et/ou un fusible (voir plus haut), il faut les placer entre le câble résistant à la chaleur et le fil de nichrome. Ensuite, il faut raccorder les câbles résistants à la chaleur à des câbles électriques standard, ou directement aux câbles du panneau solaire (avec n’importe quel type de connecteur). Il est également recommandé d’ajouter un interrupteur marche/arrêt sur le fil positif.

En résumé, les composants du circuit doivent être raccordés dans l’ordre suivant : câble positif du panneau solaire –> interrupteur marche/arrêt –> câble résistant à la chaleur –> interrupteur thermique (optionnel) –> fusible thermique (optionnel) –> circuit en fil de nichrome.

Image : Soudure du fil de nichrome au câble électrique résistant à la chaleur. Instructions étape par étape. Illustration de Marie Verdeil.

Souder le fil de nichrome au câble électrique résistant à la chaleur est un peu délicat, car le nichrome n’adhère pas à l’étain de la soudure traditionnelle. Il est toutefois possible de contourner ce problème. Commencez par étamer le brin dénudé du câble électrique résistant à la chaleur (figure 2). Enroulez ensuite quelques centimètres de fil de nichrome autour des extrémités du câble (il s’agit des centimètres supplémentaires que vous avez ajoutés avant de couper le fil de nichrome à la bonne longueur) (figure 3). Ensuite, appliquez une bonne quantité d’étain sur le fil torsadé afin de le fixer solidement au câble (figure 4).

Les câbles électriques existent en différentes épaisseurs, mesurées en mm² en Europe ou en AWG aux États-Unis. Plus l’intensité qui le traverse est élevé, plus le câble électrique doit être épais. Notre circuit fonctionne à 5,555 A, ce qui nécessite un conducteur d’une section de fil de 1,5 mm². L’équivalent américain est 16 ou 14 AWG. Le fil résistif et le câble électrique standard doivent tous deux respecter cette exigence de section. Si votre intensité est différente, reportez-vous au tableau ci-dessous pour déterminer la section de câble nécessaire. Si vous prévoyez d’utiliser un très long câble entre le panneau solaire et l’appareil de cuisson, choisissez un câble de section plus importante.

Image : Tableau de correspondance des sections AWG et mm2

Enveloppement de l’élément chauffant

Une fois que l’élément chauffant à résistance électrique est prêt, il doit être enveloppé dans du mortier, un matériau résistant à la chaleur et à forte inertie thermique. Pour ce faire, nous décrivons deux méthodes.

1. Envelopper l’élément chauffant directement dans l’appareil

La première méthode consiste à envelopper le circuit en nichrome dans la structure d’un appareil de cuisson ou de chauffage spécifique. C’est ainsi que fonctionne notre four solaire électrique : l’élément chauffant est intégré dans une couche de mortier au fond du four, entre la couche d’isolation et la chambre de cuisson (où l’on place les aliments). Vous pouvez consulter ce manuel pour connaître les étapes de construction.

Image : Résistance électrique dans un lit de mortier isolant. Photo de Marie Verdeil.

2. Envelopper l’élément chauffant dans une brique thermique amovible

La deuxième méthode permet d’obtenir une brique chauffante carrelée, pouvant être insérée dans différents appareils de cuisson. Dans ce cas, le circuit en nichrome est intégré dans du mortier de construction et pris en sandwich entre deux carreaux identiques. Les deux câbles électriques résistants à la chaleur dépassent d’un côté, prêts à être raccordés à un panneau solaire. A cette fin, il est essentiel d’utiliser des carreaux un peu plus épais et plus solides, par exemple des carreaux en terre cuite pour sol ou toiture. Les carreaux plus fins risquent de se fissurer sous l’effet de la chaleur.

Image : Une brique chauffante amovible placée au fond de notre deuxième prototype de four solaire. Photo de Marie Verdeil.

Afin d’alimenter les deux premiers prototypes de fours solaires que nous avons réalisés, nous utilisons ces briques chauffantes amovibles. Cette méthode est moins économe en énergie, mais en cas de rupture du circuit en nichrome, il n’est pas nécessaire de reconstruire tout l’appareil de cuisson.

La Living Energy Farm (une initiative écologique américaine axée sur les technologies durables), qui a inspiré la fabrication de nos propres éléments chauffants à résistance, moule le circuit en nichrome dans un boîtier métallique qu’ils fabriquent eux-mêmes à partir de tôles. Cependant, contrairement à une brique chauffante en faïence, un boîtier en tôle nécessite des compétences et des outils qui ne sont pas si courants. ²

Image : Le circuit chauffant à résistance électrique intégré dans du mortier et pris en sandwich entre deux carreaux. Photo de Marie Verdeil.

Montage de la brique chauffante

Image : Comment construire une brique chauffante à résistance électrique à partir de zéro : instructions étape par étape. Photo de Marie Verdeil.

figure 1-2. Placez l’un des carreaux, face arrière vers le haut, déposez une noisette de mortier et étalez-le sur presque toute la surface du carreau, jusqu’aux bords.
figure 3. Placez le circuit chauffant à résistance électrique sur le mortier. Assurez-vous que les fils ne se touchent pas et ne se croisent pas, car cela créerait un court-circuit. Essayez de répartir le fil de manière uniforme sur toute la surface afin de distribuer la chaleur de manière homogène, mais évitez les bords pour empêcher le fil nichrome de dépasser. D’un côté du carreau, laissez dépasser au moins 3 à 5 cm de fil électrique résistant à la chaleur, afin de pouvoir le souder ou le raccorder à un câble électrique standard.
figure 4-6. Déposez un peu de mortier sur l’autre carreau et pressez-le par-dessus l’autre, comme pour former un sandwich. Laissez-le sécher pendant au moins 48 heures.

Installation d’une station d’essai pour les chauffages à résistance électrique

Une station d’essai est pratique pour tester les éléments chauffants à résistance conçus pour fonctionner sur des panneaux solaires. Une telle station d’essai se compose d’une alimentation en courant continu et d’un convertisseur abaisseur ou élévateur. Elle permet de simuler la puissance fournie par le panneau solaire en utilisant le réseau électrique. Une station d’essai permet également de mesurer la valeur exacte de la résistance d’un mètre de fil de nichrome.

Un bloc d’alimentation en courant continu de 12 V ou 24 V convertit le courant alternatif de 110/220-240 V en courant continu, comparable à l’électricité produite par un panneau solaire. Choisissez-en un dont la capacité est au moins égale à la puissance fournie par votre panneau solaire (100 W dans notre cas). Si vous y connectez un convertisseur abaisseur (buck) ou élévateur (boost), vous pouvez ajuster la tension de sortie de 12 V ou 24 V pour l’augmenter ou la diminuer. Comme notre résistance chauffante fonctionne sur un panneau solaire sans batterie ni régulateur de charge (Vmax = 18 V), vous pouvez régler le convertisseur abaisseur ou élévateur pour obtenir une sortie de 18 V.

Image : Installation d’une station d’essai, à l’aide d’une alimentation en courant continu (à gauche) ou d’un adaptateur pour ordinateur portable (à droite). Illustration de Marie Verdeil.

Pour le câbler, connectez un câble + et un câble - de l’alimentation en courant continu au convertisseur abaisseur ou élévateur. Utilisez un convertisseur élévateur pour augmenter la tension d’une alimentation en courant continu inférieure à 18 V, ou un convertisseur abaisseur pour réduire la tension d’une alimentation en courant de 24 V.

Si vous construisez une résistance chauffante électrique que vous souhaitez alimenter avec une batterie de 12 V ou 24 V, il vous suffit d’une alimentation en courant continu (avec une tension de sortie de 12 V ou 24 V, selon le cas).

Si vous disposez d’un budget limité, vous pouvez utiliser un adaptateur pour ordinateur portable à la place d’une alimentation en courant continu. La tension de sortie en courant continu d’un adaptateur pour ordinateur portable est indiquée directement sur l’adaptateur. Elle est généralement comprise entre 70 et 90 W pour une tension de 19 à 20 V. Bien qu’il ne soit pas en mesure d’alimenter un four solaire de 100 W à pleine puissance, il convient pour tester le circuit et vous pouvez l’obtenir gratuitement. Si vous disposez d’un budget important, vous pouvez également acheter une alimentation en courant continu réglable, qui vous permet d’ajuster la tension et l’intensité de sortie à l’aide de boutons.

Autres types de sources alimentation

Si vous souhaitez construire un élément chauffant fonctionnant sur une batterie de 12 V ou 24 V avec un régulateur de charge solaire, la valeur de tension à utiliser pour vos calculs est de 12 V ou 24 V, selon le cas. L’intensité dépend de la puissance que vous souhaitez atteindre. Par exemple, si vous disposez d’une source d’alimentation de 12 V et que vous souhaitez un élément chauffant de 100 W, il vous faut 8,33 A. Si vous disposez d’une source d’alimentation de 24 V et que vous souhaitez un élément chauffant de 100 W, il vous faudra un courant de 4,17 A.

Image : Tableau des sources d’alimentation courantes avec leur puissance nominale et la valeur de résistance nécessaire pour que l’élément chauffant fonctionne à pleine puissance.

Un autre type de résistance chauffante bricolée utilise des diodes, connectées en série, comme alternative au fil résistif électrique. Pour plus d’informations, consultez cet article ↩︎
Une solution consiste à utiliser une boîte à biscuits métallique existante ou le fond d’une grande boîte de conserve, mais dans ce cas, vous êtes limité par les dimensions des boîtes disponibles. Une boîte métallique conduit l’électricité, veillez donc à ce que le fil résistif ne touche pas le métal. Vous pouvez également verser le mortier dans un récipient en plastique et le démouler une fois qu’il a durci. ↩︎

Comment construire une table chauffante électrique ?

Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

Image : La table chauffante électrique réalisée dans ce manuel. Photo : Marina Kálcheva. Modèle : Anita Filippova.

Pourquoi construire une table chauffante électrique ?

Les tables chauffantes sont utilisées depuis des siècles dans de nombreuses cultures pour assurer le confort thermique en cas de froid. On peut citer, par exemple, le « kotatsu » au Japon, le « korsi » au Moyen-Orient, ou encore le « brasero de picón » en Espagne. Ces systèmes combinent une source de chaleur placée sous une table, une couverture qui recouvre l’ensemble, et des personnes qui glissent leurs jambes en dessous. Ce microclimat assure un confort optimal, même dans un environnement froid.

La table chauffante est un excellent exemple de l’approche écoénergétique de nos ancêtres : chauffer les gens et non les espaces. Historiquement, des charbons incandescents issus de la cheminée étaient utilisés pour chauffer l’espace sous la table. Cette méthode, bien que suffisante en termes de chaleur, présentait des risques importants : incendies et intoxications au monoxyde de carbone. Nous pouvons désormais compter sur des technologies électriques. Par exemple, le kotatsu japonais est toujours utilisé, mais il fonctionne désormais avec un petit radiateur électrique fixé sous la surface de la table.

Dans ce manuel, je vais vous accompagner étape par étape pour fabriquer un bureau chauffant électrique conçu pour une personne. J’ai construit cette table pour mon usage personnel dans un espace de coworking à Barcelone où je travaille actuellement. Ce bâtiment, une ancienne usine industrielle, possède des plafonds très hauts, aucune isolation, et reçoit peu de soleil en hiver. Les températures peuvent être très basses, ce qui rend les systèmes de chauffage conventionnels inefficaces, mais ma table chauffante s’est révélée être une solution parfaite. Elle peut fonctionner grâce à un panneau solaire, une éolienne, un générateur de vélo, une batterie, ou tout simplement en étant branchée au réseau électrique.

Image : L'auteur assis à la table chauffante de son espace de travail, là où se sont déroulées les expériences. La table est recouverte d'une grande couverture en laine et d'une couverture en coton de même taille. Photo : Marina Kálcheva.

Une table chauffante offre un confort exceptionnel. La chaleur enveloppe le bas de votre corps, comme si vous profitiez du soleil ou vous immergiez dans un bain chaud. Cette chaleur se diffuse rapidement au reste du corps grâce à la circulation sanguine.

Au cours d’une semaine d’expérimentations en décembre 2024, avec des températures intérieures de 12-14 °C, j’ai constaté une très faible consommation d’énergie pour ma table chauffante nouvellement construite : entre 50 et 75 wattheures par heure. ¹ Pour comparer, un radiateur électrique portable classique consomme facilement 1 500 wattheures par heure (sans garantir pour autant un confort thermique). Ma table chauffante consomme à peine autant d’énergie que la recharge d’un ordinateur portable ou le chauffage de deux litres d’eau pour une bouillotte (58 wattheures par heure, si l’on réchauffe l’eau toutes les deux heures).

Il faut environ 15 minutes pour que l’effet thermique de la table devienne perceptible, une heure pour atteindre sa puissance maximale et deux heures pour atteindre son efficacité énergétique optimale. La consommation d’énergie passe de 75 wattheures durant la première heure à 50-60 wattheures à partir de la troisième heure, à mesure que le thermostat active les arrêts de chauffage plus fréquemment. Le système accumule la chaleur dans le tapis, les couvertures, la table et le corps humain. Si vous éteignez la table après trois heures, puis revenez 30 minutes plus tard et la rallumez, elle retrouve sa pleine capacité en 10 minutes.

Le manuel

Construire une table chauffante électrique est un projet simple, qui ne requiert que peu de compétences techniques et de temps. Une fois toutes les pièces rassemblées, il suffit de quelques heures pour assembler la table. Le coût reste également abordable. ² Le processus de fabrication se divise en trois étapes principales : câbler le système électrique, programmer le thermostat et installer correctement les couches de textiles et d’isolation

Matériel nécessaire :

Table
Film carbone chauffant
Thermostat
Couvertures
Tapis
Isolant supplémentaire (j’ai utilisé du liège)

Image : Comment assembler une table chauffante électrique et isolée. 1. Attacher un film carbone chauffant à une planche de bois mince. 2. Fixer la planche de bois à la table 3. Ajouter un isolant de liège entre le panneau de bois et la table 4. Ajouter une couverture. Illustration : Marie Verdeil.

Image : Comment assembler une table chauffante électrique et isolée. Illustration : Marie Verdeil.

Étape 1 : Trouver une table

Ce manuel concerne une table pour une seule personne - mon bureau. Contrairement aux modèles japonais ou moyen-orientaux, ma table est adaptée à une position assise de style occidental : sur une chaise, et non sur le sol. Vous pouvez transformer n’importe quelle table en source de chaleur personnelle, mais certaines conviennent mieux que d’autres. L’élément clé est la possibilité de fixer un film chauffant plat (étape 2) sous la table. Cependant, les éléments structurels peuvent compliquer cette tâche, comme ce fut le cas pour ma table (voir l’image ci-dessous).

Image : La table avant transformation. Photo : Kris De Decker.

J’ai résolu ce problème en installant le film chauffant sur une planche de bois mince que j’ai ensuite fixée aux éléments de support. Toutefois, cette solution pourrait ne pas convenir à toutes les tables. Optez pour une table en bois. Le bois est un bon isolant naturel, ce qui permet déjà de limiter les pertes de chaleur. Il est également facile de fixer des éléments sur une table en bois.

Il est aussi possible de fabriquer une table chauffante plus grande pour plusieurs personnes. Dans ce cas, il faudra connecter plusieurs films chauffants (étape 2) et superposer plusieurs couvertures (étape 8). Low-tech Magazine construira une grande table chauffante pour plusieurs personnes lors d’un atelier à Barcelone le 25 janvier 2025.

Étape 2 : Choisissez votre élément chauffant

En théorie, tout appareil de chauffage électrique peut être utilisé pour chauffer une table. Cependant, comme une table chauffante isolée est extrêmement économe en énergie, il est préférable d’opter pour un radiateur électrique à très faible consommation. Un radiateur électrique portable classique est généralement trop puissant pour cet usage. Sa température de surface étant trop élevée, il pourrait provoquer des brûlures ou même un incendie s’il est placé sous une table.

Film carbone chauffant

L’élément chauffant idéal pour une table chauffante électrique - et celui utilisé dans ce manuel - est le film chauffant carbone ou infrarouge. Ces films chauffants très fins sont principalement destinés au chauffage électrique des sols et des murs dans les bâtiments et véhicules, à la protection des batteries ou des réservoirs d’eau contre le froid, ou encore au réchauffage des ruches et des terrariums. Les films chauffants infrarouges diffusent une chaleur douce et uniforme, éliminant ainsi tout risque de brûlure ou d’incendie en cas de contact avec la peau ou les vêtements. Ils sont conçus pour fonctionner à une température maximale de 40-45 °C.

Image : Le film chauffant, vissé sur une fine planche de bois, prête à être fixée sous la surface de la table. Photo : Kris De Decker.

Tension

Les films carbone chauffants existent en différentes tensions : 12 V, 24 V et 110/220 V. J’ai opté pour un film chauffant 12 V afin qu’il soit compatible avec mes installations solaires 12V et mon vélo générateur. Si vous avez un système d’énergie renouvelable 24 V, optez pour un film chauffant 24 V.

Si vous voulez brancher la table sur une prise secteur, vous avez deux options. Premièrement, vous pouvez acheter un film chauffant 110 V/220 V, ajouter une prise compatible et le connecter directement à la prise électrique. Cependant, il est impératif de bien comprendre ce que vous faites, car ces tensions élevées comportent un risque d’électrocution. Pour un projet DIY plus sûr, mieux vaut utiliser un film chauffant 12 V ou 24 V, relié à un adaptateur universel qui convertit le 220 V en 12 V ou 24 V (comme un chargeur d’ordinateur portable). C’est ainsi que j’ai testé la table, car je n’ai pas encore de panneaux solaires dans mon nouveau bureau.

Taille

Les films carbone chauffants existent en plusieurs largeurs, comme 20, 30 ou 50 cm. Ils sont vendus au mètre et assez flexibles pour être enroulés de façon compacte, ce qui facilite le transport et le stockage. Vous pouvez couper les films à la longueur souhaitée à des intervalles spécifiques. Ils sont équipés de câbles électriques soudés aux bornes positive et négative, prêts à être branchés à la source d’alimentation. En revanche, si vous les découpez, vous devrez souder des câbles sur chaque nouvelle section. Vous pouvez connecter plusieurs films en parallèle, et les faire fonctionner avec un seul thermostat (étape 3). Ma table ne possède qu’un seul film chauffant, coupé à la bonne taille.

Consommation d’énergie

La consommation d’énergie des films carbone chauffants, exprimée en watts par mètre carré (W/m²), varie en fonction de deux facteurs. D’abord, ils existent avec différentes puissances, généralement entre 100 et 250 W/m². Deuxièmement, la taille joue un rôle. Si un film chauffant de 1 m² affiche une puissance de 130 W/m² et que vous le coupez en deux, alors 0,5 m² de film chauffant demandera 65 watts. Le film chauffant que j’ai utilisé consomme 220 W/m². Initialement, j’ai utilisé 0,375 m² de film chauffant (50x70 cm), ce qui a entraîné une consommation d’environ 82,5 watts. J’ai ensuite retiré un centimètre pour qu’il s’adapte mieux sous la table, ce qui a ainsi réduit la consommation à environ 75 watts.

Étape 3 : Choisir votre thermostat

L’utilisation d’un thermostat est indispensable avec un film carbone chauffant. Sans thermostat, le film chauffant risque de surchauffer, de s’abîmer, voire de provoquer un incendie. Le thermostat permet aussi de garantir une température stable sous la table. Il éteint le chauffage lorsque la température atteint une valeur maximale préréglée, et le rallume lorsque la température chute de quelques degrés en dessous.

La tension du thermostat doit correspondre à celle du film chauffant : si vous avez un film chauffant de 12 V, il vous faut un thermostat 12 V. Si vous avez un film chauffant de 24 V, optez pour un thermostat 24 V. Le thermostat que j’utilise pour ma table est le W3230 DC 12 V. C’est un appareil largement commercialisé pour diverses applications. Il faudra le câbler et régler la température souhaitée.

Étape 4 : Câbler l’ensemble

Le thermostat se place entre le film chauffant et la source d’alimentation, comme illustré ci-dessous. Le câblage peut varier selon le modèle du thermostat.

Image : Comment raccorder le thermostat au film chauffant et à la source d'alimentation. 1\. Thermostat 2. Fusible 3. Capteur de température 4. Film carbone chauffant. Illustration par Marie Verdeil.

Taille des câbles

Les câbles doivent être assez épais pour supporter l’intensité du courant. Les films chauffants sont généralement livrés avec des câbles électriques épais, souvent bien plus longs que nécessaire. Vous pouvez les raccourcir si besoin et réutiliser les chutes pour le reste du câblage. Si vous utilisez d’autres câbles, mesurez le courant que le film chauffant consomme à l’aide d’un multimètre. Par exemple, mon film chauffant 12 V nécessite 6,6 ampères, donc mes câbles - dans le circuit complet - doivent avoir une section d’au moins 2,63 mm2 (soit un calibre 13 AWG, consultez ce tableau).

Fusible

Tout système électrique nécessite des fusibles pour des raisons de sécurité. Une fois que vous avez coupé votre film chauffant à la taille souhaitée, mesurez le courant qu’il consomme. Puis, installez un fusible dont l’intensité nominale est légèrement supérieure. Ma table consomme 6,6 ampères et j’ai ajouté un fusible de 10 A. Pour plus d’informations sur les fusibles, consultez notre manuel sur l’énergie solaire.

Interrupteur

Un interrupteur peut être ajouté au circuit pour activer et désactiver la table chauffante. Utilisez un modèle avec un indicateur lumineux, de manière à ne pas oublier d’arrêter le système de chauffage lorsque vous partez. Vous pouvez également installer un capteur de mouvement sous la table. Cela dit, si le câblage est bien fait, avec des câbles adaptés et un fusible en place, oublier de l’éteindre ne présentera aucun risque.

Capteur de température

Le thermostat est livré avec un capteur de température que vous devez installer entre le film chauffant et la table (en contact avec le film chauffant). Fixez bien ce capteur, car il joue un rôle clé dans le bon fonctionnement et la sécurité du système.

Où installer le thermostat ?

Avant de câbler le système, choisissez l’emplacement du thermostat, car cela influencera la longueur des câbles nécessaires. J’ai placé mon thermostat sous la table, dissimulé sous les couvertures. Une fois programmé, il ne nécessite plus d’être manipulé régulièrement (voir plus loin). Fixer le thermostat sur le dessus de la table implique de percer un trou dans la couverture pour faire passer les câbles. Cela rend aussi l’ajout ou le retrait des couvertures plus compliqué.

Image : Le thermostat se trouve sur le côté de la table, relié au film chauffant et à la source d'énergie. Photo : Marina Kálcheva.

Étape 5 : Programmer le thermostat

Branchez d’abord le thermostat à la source d’alimentation pour le programmer. Commencez par activer la fonction « chauffage ». Par défaut, mon thermostat était réglé sur « refroidissement », ce qui m’a causé quelques difficultés au début. Voici les étapes à suivre :

Maintenez le bouton « set » enfoncé pour entrer dans le menu de réglage du code.
Appuyez sur haut ou bas pour sélectionner « P0 ».
Appuyez à nouveau sur « set » pour accéder au réglage du code.
Appuyez sur haut ou bas pour sélectionner « H ».
Après 3 secondes, le réglage s’enregistre automatiquement.

Réglez ensuite la température à partir de laquelle le thermostat coupe le film chauffant. Pour une utilisation prolongée, les fabricants recommandent une plage de 40 à 45 °C. Voici la procédure :

Appuyez brièvement sur « set » : le chiffre bleu commencera à clignoter.
Ajustez la température maximale souhaitée à l’aide des boutons « haut » et « bas ».
Attendez 3 secondes, le réglage sera automatiquement enregistré.

Les autres paramètres du thermostat peuvent rester inchangés.

Isolation de la table

Pour construire une table chauffante confortable et efficiente énergétiquement, il faut comprendre que le film chauffant diffuse la chaleur des deux côtés. Fixé directement sous une table, il ne dépassera pas 30 °C, ce qui aura un impact limité sur le confort thermique. La chaleur ne sera perceptible qu’au-delà de la température de la peau (environ 35 °C) et du corps (37 °C).

Un matériau isolant doit recouvrir un côté du film chauffant pour atteindre une température adéquate.

Un matériau isolant doit recouvrir un côté du film chauffant pour atteindre une température adéquate. Cela dirigera la chaleur vers l’autre côté, celui qui rayonne vers votre corps. Le film chauffant en carbone pour une table chauffante est placé sous le plateau, rayonnant la chaleur vers le bas, c’est pourquoi l’isolation se place au-dessus. ³ Il se compose du plateau en bois, d’une ou plusieurs couvertures, et de tout autre matériau isolant que vous ajoutez à la surface de la table.

Dans le cas d’un chauffage au sol, l’isolation est placée en dessous. Le dessus doit être recouvert d’un matériau robuste et bon conducteur thermique, comme le carrelage céramique. À l’inverse, pour une table chauffante diffusant vers le bas, il n’est pas nécessaire de protéger la face exposée. Il peut être touché en toute sécurité, et personne ne marche dessus.

Étape 6 : Isoler le film chauffant

Afin d’optimiser la diffusion de chaleur du film chauffant, j’ai ajouté une couche de 3 cm de liège entre celui-ci et la table. Je n’ai pas testé sans le liège, mais je suis convaincu que son absence aurait réduit à la fois l’efficacité énergétique et le confort thermique de ma table. D’autres isolants naturels efficaces incluent la laine, la cellulose, les fibres de bois, le chanvre et le lin. Un film réfléchissant pour radiateurs peut également être une option.

Étape 7 : Ajouter un tapis

Une table chauffante posée sur un sol froid ne sera pas confortable. Le sol froid absorbera la chaleur du film chauffant, et vos pieds en perdront également au contact du sol. D’où l’importance d’isoler le sol, par exemple avec un ou plusieurs tapis en laine superposés. Les tapis en laine sont coûteux, mais ils n’ont pas besoin d’être bien plus grands que la table, et il est possible d’en trouver d’occasion à prix abordable. J’ai déniché un grand tapis en laine de style persan pour 50 euros pour mon bureau, et je compte en superposer un deuxième pour renforcer l’isolation du sol.

Étape 8 : Trouver vos couvertures

L’efficacité énergétique et le confort thermique d’une table chauffante dépendent en grande partie du type et de la taille des couvertures utilisées. En plus d’agir comme une couche d’isolation pour le film chauffant, des couvertures suffisamment longues pour toucher le sol piègent l’air chaud sous la table.

Les chauffages rayonnants transmettent la chaleur aux surfaces - y compris à votre corps - sans réchauffer directement l’air ambiant. Toutefois, l’air sous la table se réchauffera progressivement sous l’effet de la chaleur accumulée par les couvertures, la table, le tapis et même la personne assise. D’après mes tests, l’air sous ma table, mesuré à 25 cm du sol, a gagné environ 10 °C.

Image : La table chauffante électrique est équipée d'une couverture en laine des Abbruzzes de 240x240 cm. Photo : Marina Kálcheva.

La laine

Privilégiez une couverture en laine. La laine retient très bien la chaleur, résiste bien mieux aux flammes que d’autres textiles, ne se salit pas facilement, n’absorbe pas les odeurs, régule l’humidité et purifie l’air. ⁴ Neuves, les couvertures en laine peuvent être assez coûteuses, parfois plusieurs centaines d’euros pour les dimensions requises. J’ai cependant trouvé quatre couvertures en laine d’occasion pour 90 euros, dont deux assez grandes pour toucher le sol. Si votre couverture en laine est tachée ou peu esthétique, superposez-la avec une couverture en coton plus jolie et moins chère.

Taille de la couverture

La taille de la couverture nécessaire dépend des dimensions de votre table (longueur, largeur, hauteur). La mienne mesure 80 cm de long, 56 cm de large et 75 cm de haut. Cela implique que ma couverture doit faire au minimum 230 cm (75 + 80 + 75) sur 206 cm (75 + 56 + 75) pour atteindre le sol. Impossible de trouver une couverture assez grande ? Vous pouvez abaisser la table pour vous asseoir au sol, ou assembler plusieurs petites couvertures. Les petites couvertures peuvent aussi compléter des plus grandes ou suffire seules lorsqu’il ne fait pas trop froid (voir plus loin).

Plan de travail

Travailler sur une surface en laine ou en coton est agréable en hiver, mais vous pouvez aussi poser une planche de bois découpée sur la couverture pour la protéger de l’usure et des salissures. Autre solution : recouvrir la couverture d’une nappe en coton, plus facile à laver que la laine.

Image : La table chauffante électrique, prête à être habillée de diverses couvertures. Photo : Marina Kálcheva.

Habiller et déshabiller la table

Tout système de chauffage doit pouvoir être réglé pour offrir un confort optimal. Avec un chauffage central, il suffit d’ajuster le thermostat. Cependant, ce n’est pas aussi simple pour une table chauffante, car la plage de température du film chauffant en carbone est limitée. En dessous de 38 °C, la chaleur devient insuffisante, tandis qu’au-delà de 45 °C, le film chauffant risque d’être endommagé et la surface de devenir trop chaude au toucher. Cependant, vous pouvez moduler le confort thermique en fonction de la température ambiante en « habillant » ou en « déshabillant » la table : ajoutez ou retirez des couches textiles, et variez leur disposition.

Vous pouvez moduler le confort thermique en fonction de la température ambiante en ajoutant ou en retirant des couches textiles, et en faisant varier leur disposition

On peut sans exagérer considérer la couverture comme une extension de vos vêtements. S’asseoir à cette table, c’est un peu comme enfiler une immense robe chauffée de l’intérieur. Comme pour nos vêtements, on peut ajuster le nombre et la disposition des couvertures en fonction de la température extérieure. J’ai testé la table avec une à quatre couvertures, et à chaque ajout, l’efficacité énergétique et le confort thermique s’améliorent. Lorsqu’il fait très froid, vous pouvez ajouter deux ou trois couvertures tombant sur les côtés de la table. Si vous avez encore froid, vous pouvez draper des couvertures supplémentaires sur votre chaise et vos épaules. Vous aurez alors l’impression d’être dans une véritable tente chauffée de l’intérieur, avec seulement la tête et les bras qui dépassent.

Image : Anita Filippova, stagiaire, travaille à la table chauffante du bureau de Low-tech Magazine. Il y a une couverture supplémentaire enroulée autour de ses épaules et de la chaise. Photo : Marina Kálcheva.

Image : Anita Filippova, stagiaire, travaille à la table chauffante du bureau de Low-tech Magazine. On peut sans exagérer considérer la couverture comme une extension des vêtements. Photo : Marina Kálcheva.

Toutefois, plus vous ajoutez de couvertures, plus l’ensemble devient lourd, et plus il faut de temps pour s’installer et se lever – autrement dit, pour « habiller » et « déshabiller » la table. Une couverture plus légère reste donc préférable, tant qu’elle assure un confort suffisant. Lors d’une soirée fraîche de printemps, une ou deux couvertures plus courtes peuvent suffire à vous tenir au chaud. J’ai testé cette configuration, et elle fonctionnait presque aussi bien qu’avec une grande couverture. La consommation d’énergie était légèrement plus élevée et le confort thermique un peu moindre – j’ai eu un peu froid aux pieds, notamment. Mais quand il fait un peu plus doux, je préfère cette configuration, plus pratique pour se lever du bureau.

On peut aussi éviter la surchauffe sans toucher au thermostat : soulevez un coin du tapis avec le pied pour évacuer un peu de chaleur, ou retirez une couverture. Réduire la température du thermostat serait plus économe en énergie, mais la consommation d’une table chauffante est si faible qu’on peut se permettre un peu plus de confort. On peut encore améliorer le confort d’une table chauffante avec une chaise ou un banc chauffant, ou en plaçant un écran isolant derrière son siège, muni d’un film chauffant d’un côté et d’un isolant de l’autre. Nous y reviendrons dans un prochain guide.

Sécurité

Une table chauffante électrique est bien plus sûre qu’un modèle fonctionnant au feu, mais elle comporte tout de même certains risques, notamment celui d’incendie. Toutefois, en respectant quelques règles essentielles, vous pouvez l’éviter :

Ne placez jamais de chauffages électriques puissants sous une table recouverte d’une couverture.
N’utilisez jamais un film chauffant radiant sans thermostat.
Assurez-vous que les câbles électriques sont suffisamment épais pour supporter la charge.
Ajoutez un fusible à votre installation électrique.
Fixez correctement le capteur de température afin qu’il reste bien en place.
Évitez les couvertures et tapis en fibres synthétiques, qui sont hautement inflammables. Si vous suivez ces précautions, votre table chauffante ne présentera aucun risque d’incendie. Cependant, un feu peut toujours se déclarer ailleurs dans la pièce. Pour limiter les risques, privilégiez des couvertures et tapis en laine, qui ne prennent pas feu. Le coton, bien qu’inflammable, reste une option plus sûre que les matériaux synthétiques.
Enfin, si les couvertures longues sont plus efficaces d’un point de vue énergétique, veillez à ce qu’elles ne soient pas trop encombrantes pour éviter de trébucher en vous asseyant ou en vous levant de table.

Colophon

Table chauffante : Kris De Decker.

Illustrations : Marie Verdeil.

Photos : Marina Kálcheva.

Modèle : Anita Filippova.

Lieu de la séance photo : Akasha Hub Barcelona. Merci à Carmen Tanaka.

La version préliminaire de cet article a été revue par Marie Verdeil et Roel Roscam Abbing.

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Chauffer les gens, et non les espaces.

Image : La table chauffante alimentée par le vélo générateur. Photo : Marina Kálcheva.

J’ai effectué tous les tests en réglant la température maximale du thermostat à 44,5 °C. Si vous réduisez cette température, la consommation d’énergie sera moins importante. En plus de mesurer la consommation et la température, j’ai aussi pris en compte mon confort thermique. J’étais assis à la table, avec des chaussures en cuir, des sous-vêtements thermiques en laine mérinos assez épais, et des vêtements de travail légers par-dessus. Je travaillais sur mon ordinateur. J’ai testé avec une à quatre couvertures pour améliorer l’isolation. La consommation d’énergie et l’efficacité de votre table chauffante peuvent différer des miennes, car plusieurs facteurs entrent en jeu : la taille et la puissance de la source de chaleur (étape 2), les réglages du thermostat (étape 4), l’efficacité des couvertures (étape 8) et du tapis (étape 7), l’isolation autour de la source de chaleur (étape 6) et la surface de la table (étape 1). Ajouter davantage d’isolation permettra au thermostat de chauffer moins fréquemment, ce qui réduira la consommation. C’est également le cas si vous baissez la température maximale du thermostat. ↩︎
En excluant le coût de la table ou du tapis - des éléments que vous avez sûrement déjà - il est possible de fabriquer une table chauffante électrique pour une personne pour moins de 100 euros. Voici le détail des coûts pour ma propre table : 35 euros pour le film chauffant (j’ai acheté 2 mètres pour 75 euros et coupé le rouleau en deux à peu près), 10 euros pour le thermostat, 30 euros pour l’isolation en liège, et 40 euros pour une couverture en laine verte « double » d’occasion, grande et épaisse. Total = 115 euros. J’ai également acheté quatre autres couvertures d’occasion à bas prix, toutes en excellent état. Bien sûr, si votre budget est plus large, vous pouvez dépenser des centaines, voire des milliers d’euros pour des couvertures en laine de qualité. Les coûts (et le temps de fabrication) augmentent à mesure que la taille de la table augmente, car il faut plus de film chauffant et d’isolation. ↩︎
Ne faites pas l’erreur de poser le film chauffant au sol, en dirigeant la chaleur vers le haut, vers la table. Les sources de chaleur rayonnantes ne chauffent pas l’air, elles transmettent directement de l’énergie à votre corps. Si la chaleur irradie vers le bas, elle atteindra vos cuisses, vos genoux, vos mollets et vos pieds. En revanche, si la chaleur vient de dessous, le bas de la chaise bloquera une grande partie de cette chaleur. Seuls vos pieds seront directement exposés, mais ils ne se réchaufferont que lorsque vous enlèverez vos chaussures. Il est aussi essentiel d’isoler l’espace sous le film chauffant et de protéger la surface du film en carbone pour éviter les dommages, ce qui complique un peu la fabrication. ↩︎
Ingham, Peter, et al. “Wool and carpets-6000 years of innovation, quality and sustainability.” Key Engineering Materials 671 (2016): 490-496. Voir aussi : McNeil, Steve. “The thermal properties of wool carpets.” Technical Bulletin, AgResearch, NZ. AgResearch Limited Lincoln Research Centre| e Se||-Corner Springs Road & Gerald Street, Lincoln ita mīta i, mīta i het Private Bag 4749 (2016). ↩︎