ratio rayonnement/convection d'un radiateur

[helloDeLu]

Je crois comprendre que la convection n'est pas un mode de chauffage efficace en terme d'énergie consommée pour obtenir un confort thermique donné, du fait de la stratification de l'air qui stocke inutilement l'air chaud sous le plafond et du fait des mouvements d'air engendrés qui obligent à surchauffer pour avoir la même sensation de chaleur.

Partant de là, je cherche à chiffrer et à comprendre ce qui influe sur ce ratio rayonnement/convection, j'imagine plein de choses, peut être à tort, et dans la plupart des cas, c'est juste des hypothèses pour lesquelles je n'ai pas forcément d'explication "scientifique":

* la présence ou non d'ailettes sur le radiateur: plus la surface d'échange est importante par rapport à la quantité d'eau, plus la convection est favorisée?
* la température de surface du radiateur: j'imagine que plus la différence de température avec l'air ambiant est importante et plus la convection est favorisée?
* le matériau, la quantité de matériau du radiateur et la quantité d'eau qu'il contient: j'imagine que plus le radiateur a de capacité thermique, plus il lisse la température de l'eau, et moins la convection est favorisée? (lié au gradient de temp de la question précédente)
* sa forme?
* son débit?
* la différence de température entre l'entrée et la sortie?

Bref, je voudrais comprendre comment ça marche un radiateur pour en tirer la quintessence...
Merci pour vos éclairages!
-----

[Clair31]

Bonjour,

* la présence ou non d'ailettes sur le radiateur: plus la surface d'échange est importante par rapport à la quantité d'eau, plus la convection est favorisée?

Non c'est le contraire, plus la surface est grande, plus la température de surface diminue moins il y a de courant de convection, attention dans le cas d'ailettes séparées de quelques millimètres seulement ce n'est pas tout a fait la même chose que l'équivalent de leur surface a plat, il faut un courant d'air pour évacuer l'air dans l'entrefer sinon la température augmente ce qui n'est pas recherché.

* la température de surface du radiateur: j'imagine que plus la différence de température avec l'air ambiant est importante et plus la convection est favorisée?

Oui.

* le matériau, la quantité de matériau du radiateur et la quantité d'eau qu'il contient: j'imagine que plus le radiateur a de capacité thermique, plus il lisse la température de l'eau, et moins la convection est favorisée? (lié au gradient de temp de la question précédente)
* sa forme?
* son débit?
* la différence de température entre l'entrée et la sortie?

Oui et sa matière, son état de surface ainsi que sa couleur peuvent aussi influer le % de rayonnement, mais attention, il ne faut surtout pas prendre pour argent comptant toutes les promesses des pubs sur les radiateurs a chaleur douce ou a accumulation.
Un simple convecteur (gille pain) apportera bien plus de confort dans une maison bien isolée qu'un radiateur de ce type (par exemple) dans une épave thermique.
A+

[helloDeLu]

Merci pour cette réponse.

Si je comprends bien, les ailettes, en faisant baisser la température de surface réduisent la convection et font donc augmenter la part du rayonnement dans la chaleur restituée?
L'explication me convainc, mais j'ai pourtant lu la conclusion inverse (là http://www.energieplus-lesite.be/ene...page_10961.htm), ce qui me laisse perplexe. Ce n'est pas incompatible? Il me manque un paramètre dans l'équation?

J'ai le sentiment qu'un grand radiateur sans ailette rayonne davantage qu'un petit avec ailettes, est ce que je suis bien dans le vrai?

Du coup, pour faire baisser la température moyenne du radiateur (dans le cas d'un chauffage haute température du moins), on a intérêt à avoir une différence de température importante entre l'entrée et la sortie du radiateur? Quel est la différence typique dans un système moyen?

[lapinrig]

J'ai le sentiment qu'un grand radiateur sans ailette rayonne davantage qu'un petit avec ailettes, est ce que je suis bien dans le vrai?

Bonjour,

Oui c'est mon sentiment, mais soutenu par l'expérience et les calculs.
Dans un radiateur à ailettes, on augmente la surface d'échange entre le métal et l'air ambiant en créant des sortes de "cheminées" qui activent le mouvement de convection. Si on bloque ce mouvement en couvrant le dessus du radiateur celui ci ne travaillera plus que par rayonnement sur sa surface frontale, (aussi vers l'arrière mais sans grand effet positif puisque vers le mur). Dans ce cas les ailettes ne servent plus à rien.
Si la surface est petite le radiateur n'émettra que peu de chaleur, puisque la convection est bloquée. Pour compenser il faudra soit augmenter la température du radiateur ou augmenter sa surface d'échange.(les radiateurs dits "rayonnant" de 2000w sur un demi mètre carré sont très inconfortables car la température de surface est beaucoup trop élevée). Pour être confortable l'émission de chaleur ne doit pas dépasser la centaine de watts par m².

C'est bien cette solution qui est retenue pour obtenir l’efficacité par rayonnement en basse température: on arrive alors au "mur chauffant" c'est a dire la répartition d'une faible température sur une grande surface. la convection se limite au passage de l'air qui vient frôler le mur mais la circulation est très faible, fonction du gradient de température entre sol et plafond, quasiment nul si la pièce est isolée.

la puissance d'un radiateur à eau "traditionnel" est donnée pour un delta T de 20°.
En pratique on fait plutôt circuler l'eau pour obtenir un Delta d'environ 10°. Dans un mur chauffant (ou plancher chauffant) le delta est de 3 ou 4 degrés, mais le débit d'eau doit être plus important.

enfin une surface rayonnante située au plafond réduira la convection à son minimum car même avec une différence de température de l'air, le plus chaud est piégé au plafond et ne circule pas.

Afin de récupérer au mieux la chaleur rayonnante, il est souhaitable que la partie arrière soit bien isolée. La couleur et la nature de la matière ont aussi leur influence.

cordialement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Clair31]

Si je comprends bien, les ailettes, en faisant baisser la température de surface réduisent la convection et font donc augmenter la part du rayonnement dans la chaleur restituée?
L'explication me convainc, mais j'ai pourtant lu la conclusion inverse (là http://www.energieplus-lesite.be/ene...page_10961.htm), ce qui me laisse perplexe. Ce n'est pas incompatible? Il me manque un paramètre dans l'équation?
J'ai le sentiment qu'un grand radiateur sans ailette rayonne davantage qu'un petit avec ailettes, est ce que je suis bien dans le vrai?

Oui un grand radiateur avec la même surface développée qu'un autre avec ailettes rayonne plus ou disons plutôt mieux.
Le rayonnement se diffuse surtout perpendiculairement a la surface, dans le cas des ailettes elles sont souvent inclinées pour faciliter la convection et le rayonnement est en partie capté par les ailettes les plus proches.
A+

[beberbrouillat]

Bonsoir,

Je vois que les avis sont "éclairés".

CORNYCHON vas surement nous en dire plus?

[helloDeLu]

Bonsoir,

Je vois que les avis sont "éclairés".

CORNYCHON vas surement nous en dire plus?

Peux tu développer stp?

[cornychon]

Bonsoir,

Je vois que les avis sont "éclairés".

CORNYCHON vas surement nous en dire plus?

Bonsoir,

Pour en rester sur des banalités et du BSP (Bon Sens Paysan) ! !

Dans un radiateur à circulation d’eau, la quantité de chaleur restituée dans la pièce correspond à l’énergie perdue par l’eau entre l’entrée et la sortie.

Pour une même quantité de chaleur il est possible d’intervenir sur :

Les surfaces d’échanges pour la convection naturelle,
Les surfaces d’échanges pour le rayonnement,
La matière utilisée principalement pour le rayonnement,
La nature des surfaces,
Le débit d’eau,
Le ΔT entrée/sortie d’eau,
Les températures d’arrivée et de sortie d’eau,
La conception des radiateurs pour réduire les coûts,
La conception des radiateurs pour qu’ils soient peu encombrants,
La conception des radiateurs pour le design,
L’emplacement des radiateurs,

Il y a bien sur d’autres paramètres qui entrent dans les performances des échanges ! !

[herakles]

Le rayonnement se diffuse surtout perpendiculairement a la surface

+1 avec Clair 31 !
une surface "ailettée" favorise plus la convection que le rayonnement ; la surface d'une ailette a plutôt tendance à rayonner vers les ailettes voisines , et non vers la pièce .donc bilan nul pour l' "effet rayonnement" global du radiateur ; par contre , si on aplatissait le même radiateur pour avoir la même surface dévéloppée des ailettes , on favorisera l'effet rayonnement et on peut alors se permettre de baisser la T° de l'eau donc bilan positif = plus de confort pour moins de dépense d'énergie .

D'où l'intérêt porté aux grandes surfaces rayonnantes comme les murs et les planchers chauffants , sans oublier certains types de plafonds , qui diminuent les effets désagréables de la convection (circulation d'air , poussières..)

C'est un peu la même chose avec les poeles à bois classiques , brûlants en surface et fortement convectifs et les poeles de masse qui ont une surface dévéloppée plus grande, favorisant le rayonnement avec une température de surface plus agréable.

[helloDeLu]

Bonsoir,

Pour en rester sur des banalités et du BSP (Bon Sens Paysan) ! !

Merci pour cette réponse qui confirme mes pistes de réflexion, mais justement, j'aimerais ne pas rester sur des banalités et comprendre comment ces différents paramètres influent sur le chauffage!
Plutôt que de réexpliquer les mêmes choses sans doute pour la énième fois, avez vous des liens intéressants (internet ou non) traitant de ces sujets, de manière synthétique tant qu'à faire?

Le BSP, c'est nécessaire mais pas suffisant, ça complète l'approche scientifique, mais ça ne la remplace pas: j'ai appris à me méfier des conclusions hâtives et parfois abusives tirées des on-dits, de l'observation d'un cas particulier ou de ce qu'on croit parfois être du bon sens! Les choses sont la plupart du temps plus complexes qu'elles n'en ont l'air, n'est ce pas?

[herakles]

Comme pour la lumière , plus une source de chaleur est ponctuelle , plus sa surface d'émission doit être chaude pour dissiper la même quantité de chaleur qu'une grande surface d'émission moins chaude , or plus la surface est chaude , plus les molécules d'air à côté s'agitent et favorisent la convection , ce qu'on cherche à éviter pour ne pas avoir ce phénomène de stratification de la chaleur sur la hauteur de la pièce à chauffer .

Mieux vaut une surface de 5m2 avec une puissance d'émission à moins de 100W/m2 qu'une de 0.50m2 à 1000 W/m2 ou 0.25M2 à 2000W/m2 , c'est à dire à puissance égale : dans cette dernière configuration , on a une sensation inconfortable de chaleur excessive à proximité et mouvements d'air .

[lapinrig]

j'aimerais ne pas rester sur des banalités et comprendre comment ces différents paramètres influent sur le chauffage!
Plutôt que de réexpliquer les mêmes choses sans doute pour la énième fois, avez vous des liens intéressants (internet ou non) traitant de ces sujets, de manière synthétique tant qu'à faire?

bonjour,
peut-être une partie de réponse à tes interrogations

http://herve.silve.pagesperso-orange.fr/radiateur.htm

et l'ensemble de son site avec "plancher chauffant"

[helloDeLu]

Génial! C'est exactement ce que je cherchais comme type d'information!
Merci beaucoup

[lapinrig]

Et là aussi:

http://www.energieplus-lesite.be/ene...page_10961.htm

Bonne lecture!

[helloDeLu]

Celui ci, je l'avais. Intéressant, mais moins approfondi que l'autre lien!
Merci en tout cas.