Calcul d'un echangeur double flux

[lesolognot45]

Bonjour à tous,
Je sollicite votre aide pour dimensionner un échangeur de VMC double flux.
J’ai parcouru les forums (futura et econologie) mais n’est pas trouver la réponse.
Je vais développer le calcul que j’ai fait pour que vous me corrigiez si besoin, ceci me sera utile mais certainement aussi à d’autre.il y a une feuille de tableur (libre office) pour faciliter le calcul aux autres, si mes calculs sont bons biens sur... disponible sur le econologie (impossible de lier ici)
feuille de calcul
J’ai peu fait de thermo, les calculs suivants utilisent des formules et données glanées sur internet, touillé et mélangé par mes soins...

Voici les donnée:
Une maison en campagne, 60m² réparties en séjour/cuisine 30m², chambre 20m² et SdB 10m², maison solognote avec isolation en projet cour-terme (100mm de ouate dans les mur et 300mm dans le comble, rien au sol car impossible, fenêtre simple vitrage huisserie étanche au moins la première année). Le but de la DF est principalement de distribuer la chaleur du poêle dans les autre pièces, puisque les mur de refend et la disposition ne le permettent pas. La diminution des pertes n’est pas le but principal, d’autres travaux seraient plus efficaces...

Données et formules trouvées:
Norme ventilation:

Cuisine*: 30-90 M3h-1
SdB*: 15-30 M3h-1

Donc dans mon cas, besoin Total*: 45-120 M3h-1

Air:
Densité: r= 1.2 Kg.m3
Chaleur spé: Cs=1000 J.Kg-1.K-1

Si debit Q=150 M3h-1 = 180Kg.h-1 = 0.05Kg.s-1
Si différence température DT=20°K (20°C dedans; 0°C dehors)

Puissance P à transférer = Q*Cs* DT= 1000W
*
Flux therm j=P/(S.dT) = 25 W.m-2.K-1 si V=6m/s et espace entre plaque=2mm (arbitraire)
S: surface d’échange, V vitesse du flux



*
Donc S= P/j. dT = 1000/25.dT
*
Soit échangeur*:air vicié (température T1 débit massique Q1) devient air extrait(T2 Q1) par transfert à air neuf(T3 Q2) qui devient air insufflé(T4 Q2)*;
Q1 et Q2 sont censé être égaux si bonne étanchéité et ventil equilibrée...

Rendement h=(T4-T3)/T1-T3)

T4=h(T1-T3)+T3
*
SI h =0.95
T4=17°C
dT=T1-T4 = 3°C (écart entre extrait et insufflé)
T2=T3+dT (ecart entre air extrait et air neuf)
*
S= P/j. dT=1000/25*dT=13m²

Mes calculs vous semblent ils cohérents, ou suis-je à coté de la plaque (d’échangeur)??

D’avance merci

Greg
-----

[daniel222]

Bonjour,
Je ne sais pas dire si vos chiffres sont justes mais vouloir faire cette distribution de chaleur via une VMC-DF me semble pas une bonne idée. Le plus simple serait un ou deux ventilos qui aspirent de la pièce chaude pour insuffler dans les pièces froide via des trous dans les murs de refend. L'air reviendrait par le dessous des portes puis le couloir et enfin la pièce chauffée. Normalement avec l'arrivée d'air pour la cheminée, le renouvellement d'air se fera.

Au fait, vous voulez fabriquer votre propre VMC-DF et son échangeur ?

[Jypou]

Bonjour,
Le but de cette installation est-il d'éviter les odeur de fumée ou de cuisine dans la chambre?
Ce n'est pas du tout évident de faire un échangeur étanche! qui ne laisse pas passer d'air entre les 2 flux.

Pour un rapport de température on parle d'efficacité et non pas de rendement.

Les hypothèses de calcul ne sont pas cohérentes entre elles:
si efficacité=0.95, T1 (air extrait)=20°C et dT=3°C alors T3(air neuf)=20-3/(1-0.95)=-40°C!
en réalité avec une si bonne efficacité dT est bien plus faible.

De même si T4=17°C, T3=0°C, P=0.34*Q*(T4-T3)=0.34*120*17=693W (formule approximative)
On ne peut pas affirmer arbitrairement que P=1000W, car P dépend des paramètres cités plus haut.

Par suite S n'est pas 13m2

[lesolognot45]

bonsoir, merci pour vos réponses.
oui, l'idée est bien de limiter la propagation d'odeur de cuisine dans la maison, l'air neuf serait insufflé dans la chambre et s'evacuera dans la salle de bain contiguë et dans le salon cuisine contiguë aussi de l'autre côté.

d'où vient le 0,34 de la formule de puissance?
comment feriez vous le calcul?
mes 1000w viennent de la formule peut être fausse p=Cs x DT x Q
comment calculer les températures de sortie si ce n'est avec la définition du rendement (ou efficacité) ?

merci de votre aide

[A voir en vidéo sur Futura]

[lesolognot45]

je viens de trouver une erreur: le rendement est 0.85 pour T4=17°C... faute de frappe

[Larzacien]

bonjour, Si on pense au circuit que fait l'air neuf préchauffé pas l'air sortant, ce n'est pas possible de répartir la chaleur du poêle puisque c'est à contre courant. A moins que la chaleur du poêle serait utilisée pour chauffer l'air entrant et dans ce cas, cette chaleur serait profitée dans les chambres. Mais ce n'est pas précisé.

[daniel222]

Ok pour les problèmes d'odeur, donc il faut un échangeur.

Je suppose que le poêle est dans la cuisine/séjour. Le but étant de chauffer la chambre et l'air s’évacuera sous la porte via le couloir donnant sur la SdB et la cuisine/séjour ... donc portes détalonnées. La VMC-DF aurait donc une arrivée d'air externe et récupérerait l'air chaud du poêle pour le distribuer dans la chambre.

Le problème simple sur le papier est beaucoup plus complexe que ça !

Pas la peine de sortir la règle à calcul qui est peut-être juste en théorie mais fausse dans la réalité.
Où va être exactement la VMC et où vont passer les gaines ?
Comment et où récupérer la chaleur du poêle ? Attention à Monsieur sécurité !

Le renouvellement d'air c'est 20% de la déperdition d'une maison avec double vitrage !
Une vmc-df même avec un bon échangeur va récupérer la moitié de cette déperdition soit 10%.

Cette récupération de chaleur trop faible sera en plus financièrement en partie "rongés" par la conso des ventilo de la VMC-DF et surtout n'empêchera pas d'avoir un chauffage propre à la chambre.

Des essais de la solution de récupérer la chaleur d'un poêle en mettant une ou 2 bouches d'aspiration au plafond au dessus du poêle ont déjà été testé ... résultat le jeu n'en vaut pas la chandelle en terme d’efficacité et de retour sur investissement car :
- impossible de récupérer toute la chaleur qu'il faudrait pour que le système fonctionne via une VMC-DF
- Il faudrait un nombre de M3 insufflé dans les pièces à chauffer bien supérieur à celle du renouvellement d'air ... au moins 4 fois !
- trop de déperdition dans l'échangeur et les gaines ... même avec un 90% de rendement sur le papier
- les risques pris si les bouches d'aspiration sont trop proches du poêle

En résumé, si ce système fonctionnait vraiment (pas du placébo) il y a longtemps que ça se saurait. Donc l'installation d'une VMC-DF "normalement" ok mais il ne faudra pas compter chauffer les chambres avec ça surtout sans double vitrage.

A titre de comparaison, c'est comme le PC à eau, son utilité l'hiver est UNIQUEMENT pour que la VMC-DF ne gèle pas, soit au mieux 15 jours par an et encore il faut être dans un coin très très froid ! Par canicule c'est pas mal mais financièrement c'est à pure perte pendant au moins 10 mois de l'année et je ne parle pas du coût d'investissement

[lesolognot45]

Merci de vos réponses.
La VMC serait dans le comble pour le moment perdu, caisson isolé et gaine sous l'isolation ouate soufflée.
J'ai bien conscience que la puissance récupérée sera faible, et le gain sur les déperdition n'est pas la priorité, c'est plus pour le confort.
La maison a besoin d'être ventilée (solognote, donc humide quasi toute l'année) donc VMC dans la cuisine et SdB. Si VMC simple flux, l'entrée d'air froid se ferra par la chambre qui a déjà du mal à être chauffée par le poele par simple rayonnement au travers du mur de refend, alors qu'il n'y a pas de ventillation (à part les entrée d'air 'involontaire' actuelle, genre les cheminée non bouchée) donc j'imagine mal avec 120m3/h de renouvellement d'air froid. le poele (vielle rosiere déjà en place) fait 10Kw pour 60m², la puissance est là mais pas la distribution de chaleur. La SdB aura un soufflant électrique, il y a pour le moment un petit godin qui sera viré.


@Jypou
avec le rendement de 0.85 je retombe sur mes pieds, et T3 avec ta formule donne bien 0°C. Cela valide t'il le reste de la theorie?

merci de votre aide

[Jypou]

@Jypou
avec le rendement de 0.85 je retombe sur mes pieds, et T3 avec ta formule donne bien 0°C. Cela valide t'il le reste de la theorie?

En effet, cela donne un résultat plus satisfaisant, mais il y a un problème:
il y a condensation sur l'air extrait, donc il faut prendre la formule du rendement et non pas celle de l'efficacité.

Rendement h=(T4-T3)/T1-T3)

Non, cette formule est celle de l'efficacité.
Dans la formule du rendement est pris compte l'enthalpie de l'air extrait, donc son humidité.

[Jypou]

Rendement h=(T4-T3)/T1-T3)

Non, le rendement r=(h4-h3)/(h1-h3) pour des débits massiques d'air sec identiques.
avec h: enthalpie en kJ/kgas
c'est une valeur qui est donnée par lecture du diagramme de l'air humide, en fonction par exemple de la température et de l'humidité relative.

[phil12]

Bonjour ,

Je n'ai pas tout lu désolé pas le temps par contre deux point dont vous devez tenir compte :

- le rendement de votre double flux va être directement proportionnel au niveau d'étanchéité de votre bâtisse ,de l'étanchéité des réseaux aéraulique et des pertes de charges de votre système aéraulique .

- la puissance de chauffage par l'air a ses limites à savoir :

P=V/A.Delta t .Cp= 10W/M2 ( Avec Cp 0,33W.h/(K.m3)

[Jypou]

- le rendement de votre double flux va être directement proportionnel au niveau d'étanchéité de votre bâtisse ,de l'étanchéité des réseaux aéraulique et des pertes de charges de votre système aéraulique.

Il ne s'agit pas du rendement de l'échangeur seul, mais global incluant le système aéraulique et le bâti, ce qui est une approche différente et intéressante.

- la puissance de chauffage par l'air a ses limites à savoir :
P=V/A.Delta t .Cp= 10W/M2 ( Avec Cp 0,33W.h/(K.m3)

Je ne comprends pas:
V: volume du bâti?
A: surface de l'enveloppe du bâti?
La limite serait l'étanchéité à l'air du volume chauffé??

[phil12]

30m3(h.personne) /30m2.personne . 30°K . 0,33Wh/ (K.m3)ce dernier facteur étant la capacité calorifique de l'air .

[Jypou]

comment feriez vous le calcul?

Dans quel but?
Est ce pour fabriquer un échangeur?

[daniel222]

Une maison en campagne, 60m² réparties en séjour/cuisine 30m², chambre 20m² et SdB 10m²

La VMC serait dans le comble pour le moment perdu, caisson isolé et gaine sous l'isolation ouate soufflée.
La maison a besoin d'être ventilée (solognote, donc humide quasi toute l'année) donc VMC dans la cuisine et SdB. Si VMC simple flux, l'entrée d'air froid se ferra par la chambre qui a déjà du mal à être chauffée par le poele par simple rayonnement au travers du mur de refend, alors qu'il n'y a pas de ventillation (à part les entrée d'air 'involontaire' actuelle, genre les cheminée non bouchée) donc j'imagine mal avec 120m3/h de renouvellement d'air froid. le poele (vielle rosiere déjà en place) fait 10Kw pour 60m², la puissance est là mais pas la distribution de chaleur. La SdB aura un soufflant électrique, il y a pour le moment un petit godin qui sera viré.
Pièce jointe 294640
merci de votre aide

Ok, bien plus clair avec le schéma qui montre une installation "normale" d'une VMC-DF. Mais SVP ne me faites pas pleurer avec vos calculs !

Il faut une 150m2 maxi avec possibilité d'alimenter la "laiterie" si une pièce est faite là un jour. Je suppose que les WC sont dans la SdB.

La disposition de la VMC-DF est très bonne mais elle serait encore meilleure si elle est disposée tout juste derrière l'arrivée cuisine.

En tout cas, cette configuration globale est bonne pour espérer tirer le meilleur de la chaleur cuisine-SaM.

Les volumes VMC-DF peuvent être 120m3/h max, 80m3 jour et 40m3 nuit (si 2 vitesses 120m3/h et 50m3/h)
La répartition base 100 : chambre 100, Cuisine 80, SdB 20 (répartition pour tirer le max de la chaleur cuisine l'hiver)

Alimentation chambre : il en faut 3 en DN90 (une dans chaque angles sauf celui de la porte cuisine)
Alimentation SdB : 1 en DN90 mais la mettre dans l'angle à côté de la sortie d'air mais dans la SdB bien sûr.
Alimentation cuisine 1 en DN125 ou 3 en DN90 (là où elle est sur le plan)

Ne pas oublier de détalonner la porte chambre cuisine avec au moins 2cm pour pas dire 2,5cm. Porte SdB 1,5cm est ok.

Le jour où la laiterie devient une pièce, il faut virer une alim chambre pour la mettre dans la laiterie.

L'hiver au moins boucher les cheminées non utilisée et toutes entrée/sorties d'air qui peuvent l'être.

Surtout bien isoler la VMC-DF et les plénums et les gaines.

[Jypou]

Il faut une 150m2 maxi.

On pourrait préciser le rendement, qui varie selon les marques et modèles de 40% à 99%.
C'est là que prix peut influer le choix.

[lesolognot45]

Bonjour,
@Jypou: Oui, c'est pour voir s'il est possible de le réaliser. les systemes du commerce sont bien souvent trop gros, c'est chère pour ce qu'il y a dedans, et ça m'amuse d'au moins étudier cette possibilité.
L'idée serait de faire un echangeur à flux opposé en recyclant des plaque offset (alu 0.3mm), séparé par un joint silicone pour avoir un sepace entre plaque de 2-3mm, le tout dans un caisson bois isolé.

@daniel:
Merci pour les commentaires.
La laiterie à vocation à rester un espace de stockage, l'equivalent d'une cave que l'on a pas par ici faute à la nappe à moins d'1m sous le sol l'hivers...
Il faut que je ventille cette piece, mais pas à la temperature de l'habitation. (Une mini df juste pour elle serait idéale, mais l'investissement... Si le cout de la faite maison est aussi bas que je le pense, pourquoi pas...)

Par contre, je ne comprend pas la necessité de 3 bouches dans la chambre?

Et y'a t'il moyen de mieux profiter de la chaleur du poele (ou d'un insert si il y a besoin) dans les autres pièces (surtout SdB) sans propagation des odeur? Puique le problème principal à l'heure actuelle est celui là: la chaleur du poele surchauffe la salle mais ne passe pas aux autres pièces, murs trop épais probablement.

Merci

[daniel222]

Bonjour,
@Jypou: Oui, c'est pour voir s'il est possible de le réaliser. les systemes du commerce sont bien souvent trop gros, c'est chère pour ce qu'il y a dedans, et ça m'amuse d'au moins étudier cette possibilité.
L'idée serait de faire un echangeur à flux opposé en recyclant des plaque offset (alu 0.3mm), séparé par un joint silicone pour avoir un sepace entre plaque de 2-3mm, le tout dans un caisson bois isolé.

@daniel:
Merci pour les commentaires.
La laiterie à vocation à rester un espace de stockage, l'equivalent d'une cave que l'on a pas par ici faute à la nappe à moins d'1m sous le sol l'hivers...
Il faut que je ventille cette piece, mais pas à la temperature de l'habitation. (Une mini df juste pour elle serait idéale, mais l'investissement... Si le cout de la faite maison est aussi bas que je le pense, pourquoi pas...)

Par contre, je ne comprend pas la necessité de 3 bouches dans la chambre?

Et y'a t'il moyen de mieux profiter de la chaleur du poele (ou d'un insert si il y a besoin) dans les autres pièces (surtout SdB) sans propagation des odeur? Puique le problème principal à l'heure actuelle est celui là: la chaleur du poele surchauffe la salle mais ne passe pas aux autres pièces, murs trop épais probablement.
Merci

Bonjour,
3 bouches dans la chambre car si tu aspires 120m3/h, il faut bien insuffler 120m3/h
Quant-à faire autant répartir dans la chambre, seule pièce à insuffler.

Une double-flux pour la laiterie, non là ça serait du luxe pour pas grand chose à mon avis. Dans la laiterie, il faut faire une ventilation naturelle et ça ira très bien.

Mieux profiter de la chaleur du poêle, non car le jeu n'en vaut absolument pas la chandelle. Ton plan est très bien. Mais tu sais, chauffer une pièce ou des pièces depuis la chaleur d'un poêle via une VMC-DF c'est plus un leurre qu'une réalité. Tu fais mieux avec les portes ouvertes entre cuisine et le reste.

Pour la fabrication d'échangeur, tu trouveras des choses sur internet (forum ou blog) au moins en flux croisés avec plaques offset. Par exemple http://vmc-double-flux-auto-construction.blogspot.fr/.