Estimation des pertes d'un conduit de fumée

[SK69202]

Bonjour.

Je cherche à estimer les pertes de mon conduit de fumée, en effet une partie de ces pertes réchauffent un mur de refend et deviennent donc un gain pour le rendement du poêle, j'aimerai avoir une idée de la part récupérée.

Le conduit "utile" c'est 4 m de tube inox D180mm dans une cheminée maçonnée en pierre et argile, bouchée et ventilée par quelques cm2 de mise à l'air en haut, le tube touche la paroi sur une partie du conduit.

Je connais le rendement théorique du poêle (71.5%) et Noël devrait m'apporter de quoi mesurer la température des fumées en haut du conduit,pour le bas je devrais également avoir un thermomètre à fumée avec un doigt de gant dans le conduit. (actuellement je fais une mesure IR du conduit à la sortie du poêle.
Je connais l'énergie injectée (masse, type et humidité du bois), donc en utilisant le rendement du poêle, j'ai l'énergie qui parcoure le conduit.

Ma question est donc y a t-il une formule simple pour estimer la part récupérée ? (GG renvoi toujours des trucs hors de portée pour moi sur les flux de chaleur)
J'ai vu ceci pour de l'eau, donc je pense que c'est la même chose pour les fumées, le problème étant de connaitre la chaleur massique des fumées et leur débit.
Pour ça je compte prendre, la masse de bois disparue, la quantité d'air pour la brûler plus la quantité d'air qui passe en plus (facteur d'air) et le temps de mesure.
Je ne vise pas un calcul au kwh près mais cela me semble accessible,ou y a t-il un truc que je n'ai pas pris en compte ?

Merc@+
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[invite0f178c4b]

Salut,

Je pense qu'il va te manquer des éléments. La combustion du bois génère entre autres de la vapeur d'eau. Estimer une énergie en fonction du débit, de la capacité thermique massique de ta fumée (c'est déjà plus difficile à trouver c'est un mélange d'air de CO2 et d'H2O) et de la différence de température, c'est possible, mais tu as aussi besoin de savoir s'il y a eu condensation (et je te le souhaite pour des histoires de rendement). S'il y a condensation, il y a évolution du débit massique dans ton conduit... Je ne cherche pas à te décourager, mais si tu veux avoir des valeurs fiables, il va falloir penser à tout ça. En tous cas, prend au moins en compte la chaleur latente de condensation si tes fumées sortent à basse température (et pour ça, l'idéal serait de vérifier que ton conduit reste à plus de 100°C jusqu'à la sortie car tu peux avoir des fumées à 110 °C et de la condensation sur le conduit si ce dernier est en dessous de 100°C).

Bonne journée et fais gaffe l'hiver sera rigoureux à mon avis car les modérateurs demandent des astuces de calcul de rendement de systèmes de chauffage sur certains sites scientifiques

[invitee0b658bd]

Bonjour,
fait une petite recherche sur la formule de siegert, il faut trouver les bons coefs pour ton poele mais normalement cela prend en compte l'ensemble des parametres
fred

[SK69202]

Bonjour.

De ce que j'ai vu la formule de Siegert sert à calculer le rendement de combustion, ma recherche concerne plus le transfert de la fumée du poêle à l'atmosphère, énergie estimée à un bout du tube, énergie estimée à l'autre bout. C'est pour ça que les histoires de condensation d'eau, de suie ou autre n'ont qu'une importance relative bien qu'elles entrent en jeu.
Ce qui m'intéresse c'est le pourcentage des pertes du poêle que je récupère par le réchauffement du mur, pas réellement le rendement de combustion.
Sur une flambée de 50kwh j'en ai 36 qui me chauffent et 14 qui s'envolent, dans ces 14 une partie chauffe le mur et je souhaite pouvoir la compter comme chauffage.
Il est sûr que le calcul précis est impossible, le mur est chauffé par conduction, rayonnement et par l'air réchauffé de l'ancienne cheminée, avec un fluide dont la température, le débit, la masse volumique etc varient, un résultat à 20% près me convient.

@+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0f178c4b]

Bonjour,

Dans ce cas, tu pourras avoir une idée assez précise de ce qu'il se passe avec un anémomètre à fil chaud. Cela te renverra directement le débit massique. Tu pourras même avoir une idée de l'influence de la condensation. Pour info, les chaudières à condensation se vantent d'avoir une rendement de 115% sur le PCI. Cela veut dire que dans le cas d'une chaudière ayant un rendement de 100% sans condensation, la condensation rajoute tout de même 15% à elle seule. Avec tes autres variables inconnues, je maintiens qu'elle n'est plus forcément négligeable.

[invite2313209787891133]

Bonjour

Je veux bien essayer de t'aider, mais il faudrait faire un petit schéma car j'ai du mal a comprendre ta description.

[invitee0b658bd]

Bonjour,

De ce que j'ai vu la formule de Siegert sert à calculer le rendement de combustion, ma recherche concerne plus le transfert de la fumée du poêle à l'atmosphère, énergie estimée à un bout du tube, énergie estimée à l'autre bout. C'est pour ça que les histoires de condensation d'eau, de suie ou autre n'ont qu'une importance relative bien qu'elles entrent en jeu.

pour ma part, je prendrais alors comme temperatures de fumées la temperature en sortie de cheminée, comme cela tu prends en compte le transfert de calories dans ta cheminée.
En faisant le calcul une fois avec la temperature en bas de cheminée et une fois avec la temperature en haut de cheminée tu peux determiner l'augmentation du rendement du au transfert thermique dans la cheminée
fred

[jiherve]

Bonsoir,
j'ai fait quelques mesures sur mon poêle Wanders Titus:
au niveau du raccord de sortie, contact du thermocouple sur le tube environ 200°C
à l'insertion dans le plafond 1,5m au dessus au contact 120°C mais <40°C dans l'interstice plafond chevêtre (5cmx30cmx30cm) c'est surtout çà qui m’intéresse car coté rendement c'est plutôt l'enfer coté température des pièces chauffées.
température de fumées à la sortie sur le toit + 3m par rapport au poêle: > 300°C
Tube acier 2mm D150 sur la partie apparente, inox D150 dans conduit pouzzolane pour le reste, ventilation par ouverture 5cmx3cm(bout de rail placo).
Donc amha cela chauffe un peu les oiseaux.
JR

[SK69202]

Bonjour.

pour ma part, je prendrais alors comme temperatures de fumées la temperature en sortie de cheminée, comme cela tu prends en compte le transfert de calories dans ta cheminée.

C'est exactement ce que je veux faire, avec la sonde enregistreur j'aurai un profil de la température des fumées au cours de la flambée en sortie de la cheminée (j'irai la mettre sur le toit), je ferais manuellement des relevés à la sortie du poêle, thermomètre dans le flux de fumée (échantillonnage à voir), je me synchroniserai sur l'heure du capteur, j'ai aussi les moyens d'enregistrer le profil de température de la couche d'air au contact du refend en deux endroits.

La plus grosse incertitude que j'ai concerne le facteur d'air de la combustion, généralement je limite ma température de fumée à 280°C (mesure IR) à la sortie du poêle en jouant sur l'air, histoire de ne pas exploser la température des fumées (455°C lors d'un loupé), j'ignore comment cela pourrait être relié.
J'ai trouvé un facteur d'air de 50% pour le bois, je n'ai pas d'anémomètre pour mesurer le flux d'air frais.

Pour les histoires de chaleur de condensation cela ne doit pas être visible, pour l'eau, on doit être majoritairement au delà de 100°C la plus part du temps et pour les goudrons, en pesant mes suies de ramonage j'obtiens 0.04% de dépôt en masse par rapport au bois brûlé.

Donc amha cela chauffe un peu les oiseaux.

Je suis d'accord, mais je récupère quand même de quoi chauffer plusieurs centaines de kilo de pierres de quelques degrés à chaque flambée. (autre voie d'estimation possible d'ailleurs)

@+

[invite2313209787891133]

Bonjour

Une mesure de température par pyromètre IR n'est pas du tout fiable.
Je réitère ma remarque: je veux bien essayer de t'aider, mais il faut un schéma.

[SK69202]

Bonjour.

Je fais le schéma, mais voici 2 photos qui montrent en gros le montage.
Le montage du poêle le thermomètre dans le flux sera monté à à 20 cm environ au dessus du poêle.


La vue du montage dans le conduit avant la fermeture, le tubage du poêle est celui de droite.


@+

[SK69202]

Re,

Un schéma de principe de l'installation en pièce jointe.

En faite en relisant le post de LPFR à propos des compteurs d'énergie

La différence de température entrée-sortie multipliée par le volume d'eau, donne l'énergie cédée par l'eau

où 'm' est la masse de l'eau et 'C' sa chaleur spécifique (4180 J/(kg °C))

Je m'aperçois qu'il y a la chaleur spécifique du fluide , le volume et là c'est la grande inconnue pour mes fumées.

@+

[SK69202]

Bonsoir.

Je remonte le problème parce que j'ai des mesures.
J'ai la température des fumées en haut (sortie souche) et en bas (sortie poêle) du conduit. (pj 2)

J'ai la possibilité d'estimer la température des fumées à l'entrée du conduit. (pj 1)

J'ai l'énergie de la flambée, 62 kwh, le rendement de 0,7 du poêle, soit environ 19kwh qui sont partis dans le tuyau.
Je n'ai pas la possibilité d'avoir le CO et le CO2, le débit d'air, les taux de condensation des goudrons etc.

Je cherche donc une estimation "théorique" de combien d'énergie est perdue entre l'entrée et la sortie en faisant l’hypothèse que les fumées sont les mêmes en haut et en bas du conduit. Le problème me semble toutefois insoluble en raison de l'échauffement de l'air entre le tubage et le conduit maçonné (J'ai la température de cet air à la sortie haute de ventilation du conduit).

Est ce que l'on pourrait toutefois en tirer quelque chose ?
@+

[invite2313209787891133]

Bonjour

J'avais raté tes derniers messages, dès que j'ai un moment j'essayerai de tirer quelque chose de tes données.

[SK69202]

Bonsoir.

Merci, contrairement à ce que je dis dans les anciens messages, les données ont été enregistrés automatiquement avec 2 appareils doubles voies calé en temps, avec un pas de mesure de 4 secondes.
Je trouve un déphasage de 54 secondes entre un maximum en bas et un maximum en haut, cela ne me parait pas cohérent, la fumée ne doit pas mettre une minute à monter, il y a des "inerties" en plus. Le décalage pour la température "du conduit" est de 2 mn 15 secondes.

@+

[SK69202]

Bonjour.

Après un tas de "calculs" et autre cuisine, je trouve un résultat qui n'a rien à envier au pifomètre, un gain de l'ordre de 3 à 6% sur le rendement du poêle.

J'ai d'abord estimer la température des fumées à l'entrée du conduit, à partir de la chute de la température de la paroi extérieur du conduit de raccordement et de l'écart température interne, température externe, j'ai fait une table de correction de la température des fumées entre la sortie du poêle et l'entrée dans le tubage de la maçonnerie.
J'ai brûlé 14 kg de résineux et en tenant compte du rendement du poêle de 0.7, je trouve 54000j de perdues dans des fumées à 239°C de moyenne.
La littérature web m'a fait adopter un total de 8 kg d'air pour la durée de combustion. Je trouve donc 10.3 J/kg/°C pour la "chaleur massique" de mes fumées.
La température moyenne des fumées à la sortie est de 145°C.
J'estime donc qu'il reste 54000 * (145/239) joules de perdues à coup sûr.
Avec les 94°C de chute de température, j'arrive à 5.9 kWh de "récupéré".
Le transfert dans le conduit maçonné est totalement inconnu, la température de l'air semble y monter à plus de 90°C, pour ensuite chauffer les pierres avec aussi les transferts directs conduit/paroi là où cela se touche, la surface du mur dans les pièces dépasse souvent 26°C et a déjà été mesurée à plus de 30°C au droit du conduit.
En limitant de gain à 4kWh je trouve que le rendement du montage passe de 70% poêle seul à 76% poêle plus pertes récupérés du conduit.

Bref pas rigoureux, mais je m'en contenterai.

@+

[invite2313209787891133]

Bonjour

Je ne me suis pas encore vraiment penché sur tes données, par contre je lis tes interventions. La valeur de 10.3 J/kg/°C n'est pas réaliste, il n'existe rien d’aussi bas. Tu peux prendre la chaleur massique de l'air en approximation, qui est d'environ 1000 J/kg/°C

[SK69202]

Bonjour.

J'ai simplement divisé les 54000 J de perte par les 22 kg (air + bois) qui ont traversé le conduit à une température moyenne de 239°C.
J'ai mis les guillemets parce que je me doute que cela ne correspond sans doute à rien.

En réfléchissant, je me dis que la correction à la température des fumées est inutile, le rendement du poêle est déjà calculé en tenant compte de l'énergie qui s'échappe. Le gain est donc supérieur.

@+

[invite2313209787891133]

Le problème est justement de prendre en compte le rendement théorique du poêle à mon avis ; je pense que celui ci est établi de façon normée, avec un certain type de bois à une certaine humidité, et que cette valeur peut varier dans de grandes proportions.

[SK69202]

Re,

Oui, mais cela ne concerne que la valeur numérique précise et ce que je peux mesurer, ce que je cherche, c'est avec une quantité X d'énergie qui sort du poêle dans les fumées et une quantité Y qui y reste à la sortie dans l'atmosphère, je souhaite estimer le gain de rendement par rapport au poêle seul.

Le calcul rigoureux des pertes du conduit est impossible, et l'analyse des fumées à la sortie sur le toit également, il faut faire avec ce que j'ai.
Une masse de bois et d'air à une certaine température initiale qui ont transité dans le système est qui sortent à l'atmosphère à une autre température.
C'est un ordre de grandeur du pourcentage que je cherche.

@+

[Yoghourt]

Bon ben faut que je me dépêche de boucler mon article sur le sujet. Au moins un brouillon lisible

[Yoghourt]

En attendant, voilà déjà ce que j'ai rédigé sur la capacité thermique des fumées et joyeusetés similaires. Grosse surprise plus tôt dans la journée : les valeurs de Cp dans wikipedia (français) sont à l'ouest plus souvent qu'à leur tour Au passage, le Cp(vapeur)=1410J/kg/K qu'on trouve de partout en France est lui aussi à la ramasse. Seule la table dans l'article wikipedia sur l'air semble fiable. Et impossible de corriger sous wikipedia (le système dit que j'ai une adresse IP de malotru )
Ca craint franchement...

Au final, mes menus calculs montrent que ce n'est pas déconnant de mener les calculs de déperditions sur de l'air humide au lieu de fumées, pour des résultats -disons- à 10% près. Du moins, tant qu'il n'y a pas condensation. Petite surprise pour moi : je m'attendais a priori à une différence plus marquée...

[SK69202]

Bonsoir.

On a continué a discuté ici, au final je récupère près de 10% de rendement.

@+

[Yoghourt]

ok, ok, je referme mon claque-merde et remballe mes gribouillages
Plus sérieusement, merci pour le lien vers l'autre discussion. J'm'en vais lire ça à tête reposée
Est-ce que tu pourras y détailler un peu le matos utilisé pour tes mesures?

A+,
Y.