Capteur de chaleur à air : Chauffer une maison ?

[STI2DBEPOS]

Bonjour à tous,

Je me présente, je m’appelle Valentin, et je suis en Terminale STI2D Architecture et Construction. Mon projet de BAC consiste à concevoir une maison respectant le RT 2020, autrement dit, cette maison doit créer plus d’énergies qu’elle n’en a besoin.

Mon rôle au sein du projet, est tout ce qui est : Thermique. Comment crée plus d’énergie thermique que nécessaire ? Ou du moins, en créer autant que nécessaire ...

Je pars sur la conception d’un capteur de chaleur à air, pour vous expliquer brièvement : Ce capteur se constituera de grands tubes d’aluminium enfermé dans une enceinte thermique isolée. Dans ces tubes nous pulserons de l’air.

Pensez-vous qu’il est possible de chauffer une maison à l’aide de capteurs de chaleur ? C’est le défi que je me lance …

Le problème ne va pas être de créer de la chaleur. Admettons que le soleil chauffe 8h par jour. Si nous prenons un capteur de taille x capable de produire assez d’énergie pour notre maison dans cet axe de temps, il nous faudra en réalité un panneau 3 fois plus grand pour produire assez d’énergie thermique pour ces 8 heures, ainsi que les 16 heures restante ! Etant donné qu’insuffler cet air par une VMC Double Flux nous est contraint à 150 m²/h,il nous faut trouver un moyen de diffuser autrement cet air, mais surtout de stocker 2 tiers (Les 16 heures sans soleil) de cette énergie afin qu’elle soit restitué pendant les heures sans ensoleillement.

Il est là mon vrai problème : Comment stocker l'air chaud que nous aurons capté ?

Je suis tombé sur cette maison d’un architecte américain qui utilise un capteur de chaleur pour chauffer de l'air. Il est alors conduit à travers une cuve contenant plusieurs tonnes de pierres de 6 cm environ, qui stockent la chaleur. Grâce aux très bonnes caractéristiques isolantes de cette habitation, le chauffage solaire fournit presque 90 % du besoin en chauffage.



90% c’est énorme et presque parfait ! C’est ce qu’il faudrait que j’arrive à obtenir.

Alors voilà, des personnes sauraient elles m'aider sur ce sujet ? Je suis tombé sur ce dossier scientifique concernant le stockage qui m’intéresse http://hal.archives-ouvertes.fr/docs...22_7_487_0.pdf Mais je vous avoue ne pas comprendre grand choses ...

Que pensez-vous de ma démarche ? Et avez-vous des informations à m'apporter concernant ce sujet ?

Cordialement

Valentin
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[pkdick2]

Quelques remarques et questions :

En RT 2012, il ne s'agit pas de générer plus d'énergie que l'on en consomme mais simplement d'être économe et d'utiliser un peu de renouvelable. Ce n'est pas une norme de bâtiment à énergie positive.

Pourquoi utiliser l'air comme fluide caloporteur et pas de l'eau ? Pour stocker de la chaleur, plutôt que des pierres, il y a aussi l'eau (genre un mètre cube) qui peuvent alimenter un circuit dans un plancher chauffant ou des radiateurs. Ensuite, le problème de ce genre de solution, c'est la régulation, il faut être capable de ne chauffer la maison que de ce qu'il faut quand il y a trop d'apport solaires, de compléter ce qui manque par une autre source quand le soleil manque et même éventuellement de refroidir la maison la nuit en été s'il le faut.

Ensuite, il faut aussi voir la rentabilité du système suivant la région (conditions climatiques très différentes) : voir les DJU et les ensoleillements, par exemple ici : http://www.infoclimat.fr/climatologi...urs/07130.html

En tous cas, c'est un projet intéressant...

[STI2DBEPOS]

Je parle bien de la RT 2020 non RT 2012, et il me semble bien que dans le cadre de la RT 2020 il faille crée plus d’énergie que nécessaire ? En tout cas c'est une moyenne lissé sur une année...

Et bien, c'est un peu une erreur de parcourt si je puis dire, dès le début du projet je suis parti sur l'air, bien que je me sois rendu compte que l'eau avait un meilleur pouvoir calorifique : Il est trop tard pour faire demi-tour, il ne me reste plus beaucoup de temps et tout le matériel d'un capteur de chaleur à air a été acheté... Il faut donc que j'aille au bout avec ce capteur à air, et que je réussisse à stocker cette énergie.

Merci pour ton lien, il me sera surement utile

Oui, je pense aussi que c'est un projet très intéressant, c'est quelque chose de peu communs et j’espère que vous saurez m'aider

[tatar]

Bonjour,

je pense qu'en cherchant un peu tu pourras trouver plein de chose intéressante sur le forum. Pour stocker rien de tel que l'inertie qui se traduira par la masse de la maison = dalle plancher rdc et étage en béton, cloison lourde avec de la brique, parpaing plein ou autre, enduit terre en intérieur.....bien sur il faut protéger l'habit avec une enveloppe isolante = ITE et penser à traiter les ponts thermiques.

Tu ne parles pas non plus de la conception bioclimatique de la maison avec une bonne orientation et une bonne proportion de vitrage, tu as déjà fait le principal du travail.

Pour les capteurs solaires à air qui ne fonctionnent qu'avec un petit ventilo et contrôlés avec une sonde de température = faible conso électrique, il y a le fil suivant qui pourra être très instructif :
http://forums.futura-sciences.com/ha...urs-a-air.html

Sinon, il y a aussi le principe des tunnels à galets (c'est le principe de la maison que tu donnes en exemple). Tu te sers de la masse de la terre sous la maison que tu charge en été et avec le déphasage tu la récupère en début d'hiver :
http://forums.futura-sciences.com/ha...t=tunnel+galet

Bon courage

[A voir en vidéo sur Futura]

[Moux]

+1 avec Tatar!

Les tunnels à galets sont la solution à ton problème de stockage de chaleur sur le long terme.

[STI2DBEPOS]

Merci pour ta réponse Tatar,

Pour tes deux premiers points : l'orientation, le vitrage, et l'isolation, sont le travail de mes camarades (Nous sommes quatre dans le groupe). Alors j'admets qu'ils ont fait un travail exemplaire et que notre maison est parfaitement isolé, parfaitement orientation et qu’ils ont fait un bon choix de vitrages.

Moi je me concentre essentiellement sur le thermique.

Je fais me renseigner sur les tunnels à galets ça m'a l'air intéressant, mais je tiens tout de même à vous expliquer ce dont à quoi je pensais :


Source : http://miaep.cerma.archi.fr/spip.php?article116

Voyez cette image, je pensais relier mon capteur de chaleur à une cave/cuve rempli de galets, et la maison pourrait se servir en chaleur dans cette cuve. Exactement comme sur cette illustration.

• Pour ce faire : Il faut tout d'abord que je définisse le besoin de ma maison en kWh. Déjà là, je ne sais pas comment mis prendre... Sachant que l'isolation de cette maison est "optimale", en attendant de connaitre ce besoin : je prendrais des moyennes sur internet.

• A l'aide de ce "besoin", je pourrais définir la taille de mon capteur en fonction de son rendement. Pour x kWh apporté par le soleil, comment mon capteur sera-t-il capable de capter ? Pour tout ça, nous allons fabriquer un capteur et l'expérimenter... En attendant d'avoir de vrais chiffres, je pensais prendre un rendement de 50%

• Enfin, il faut crée notre cuve de stockage. C'est ici que tout est nouveau pour moi. En fonction du "besoin" toujours, ainsi que de la capacité qu'on les galets à retenir la chaleur, je vais pouvoir définir la taille de ma cuve.

Toute cette démarche sera calculatoire : Je vais devoir prouver mes choix par calculs...

Comment définir la taille de ma cuve donc ? Quel est le pouvoir calorifique des galets ? Qu'en pensez-vous ?

[pkdick2]

Désolé pour le R 2020, j'avais mal lu.

L'idée est effectivement pas mal, stocker des galets dans le vide sanitaire, le réchauffer avec le capteur à air et s'en servir comme d'un puits canadien pour l'entrée d'air de la VMC double flux. Par contre, il faut pour réguler tout ça pour éviter la surchauffe (entre le stockage et le capteur à air d'une part, et permettre de shunter le passage par le puits canadien si besoin, l'idéal étant de réguler ça de manière électronique en fonction des températures).
Il y aurait moyen de chauffer directement les galets sous la maison en faisant passer l'air provenant du capteur à air et par contre, pour le puits canadien, c'est un conduit en serpentin de manière à ne pas mélanger l'air propre de l'extérieur avec celui de la zone de stockage...

[STI2DBEPOS]

Je ne pensais pas à le coupler à la VMC Double flux... Tout d'abord une loi me restreint à insuffler que 150m3/h (Peut-être est nécessaire ?). Ensuite, quand je voudrais insuffler de l'air frais, si mon puits canadien est chaud, je pense pas que ce soit bon... Fin' voilà, je me suis rabattu sur un système indépendant...

C'est vrai ce que tu dit pour le serpentin, mais dans ce cas la ont multiplie les échanges thermique et réduit l'efficacité... Au final sera t'il capable de chauffer notre maison ?

[STI2DBEPOS]

Ni aurait il pas moyen d'utiliser des pierre saine, du sable stérile ou autres ? J'ai peur que rajouter un échange réduise l'efficacité du système ...

[pkdick2]

Est-ce qu'il y a un volet budget/rentabilité dans l'étude que vous menez ?

Sinon, il me parait quand même essentiel de soigner la canalisation/serpentin parce que n'importe quelle cave, même bien aérée pue le renfermé. Bien sûr, on perd au niveau de l'échange thermique mais ça me semble indispensable.

[STI2DBEPOS]

Non je n'ai pas de budget , il faut juste que ça reste acceptable...

Pour éviter ce phénomène, il faudrait que je fasse des tunnels comme ici http://forums.futura-sciences.com/ha...l-a-galet.html L'air se déplace trop vite pour laisser place à l'humidité