Thermique

[aurelutc]

Bonjour à tous!

je me confronte à un problème basique à première vue mais auquel je n'arrive pas à trouver de solutions...
Je souhaite améliorer un système de chauffage d'un immeuble et je souhaite donc connaître la température à tous moments de chaque pièce grâce aux appareils qui délivrent de la chaleur.
Prenons un cas basique :

• une machine (cube de 1m d'arête) fournie 2 000W à la pièce
  la pièce fait 3x3x3m

Je pensais utiliser Newton pour m'aider : P = h x S x (Tf-Ts)
Vu que la chaleur par nature monte par convection, j'ai pris comme surface d'échange seulement la face haute de la machine (S=1m²); P=2000W et je prends h=10W/m²/K.
Mon problème est que je n'ai pas la température de la machine, seulement la puissance thermique qu'elle dégage... Je pensais pouvoir rejoindre ses deux entités mais je pense utiliser une mauvaise formule!

Auriez-vous quelques conseils afin de m'aider à trouver la température ambiante d'une pièce connaissant la puissance thermique dégager à l'intérieur de celle-ci?

Merci à vous
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[invite07941352]

Bonjour,
Sans entrer dans le détail , la température d'une pièce va dépendre de l'apport de chaleur ET aussi des pertes thermiques par les murs et les ouvrants ET aussi de la température extérieure .

[aurelutc]

Effectivement, je suis conscient des pertes thermiques de la pièce!
Mais je voudrais d'abord connaître la température ambiante en dehors des pertes! Ensuite, connaissant la température de toute les pièces, je saurais quelle pièce transmet à quelles autres et je pourrais savoir quelles pièces chauffer parce qu'elles ont trop de pertes ou ne sont pas assez chauffées!

Et sinon pour ma problématique? Y a t'il une corrélation entre la puissance dissipée par une machine et la température ambiante d'une pièce sans perte thermique?

[invite07941352]

Re,
Si il y a un apport de chaleur permanent ( radiateur ou machine ou source quelconque ) et PAS de perte , la température de la pièce monte indéfiniment .

[A voir en vidéo sur Futura]

[rsimon12]

Bonsoir,
Aurais-tu un logiciel de simulation thermique dynamique sous la main ? Les universités ont parfois TRNSys. Qui serait parfais pour résoudre ton problème.

[Boumako]

Bonjour

Toutes les faces de ton cube dissipent de la chaleur (pas seulement le haut). Tu connais la puissance dissipée (2000W), la surface d'échange est de 5m², donc les grossièrement les parois seront 40°C au dessus de la température ambiante.

[rsimon12]

Bonjour

Toutes les faces de ton cube dissipent de la chaleur (pas seulement le haut). Tu connais la puissance dissipée (2000W), la surface d'échange est de 5m², donc les grossièrement les parois seront 40°C au dessus de la température ambiante.

Quelle part convective à ton avis ? 10/15% ?

[Boumako]

La machine est un cube de 1m d’arête, donc j'ai considéré que 5 faces étaient exposées, et que la face du bas ne cédait pas d’énergie (ce qui n'est pas forcément vrai).
Je n'ai pas tenu compte du détail (radiation/convection) et j'ai pris le coefficient donné par l'auteur du sujet (10W/m²K), ce qui est assez réaliste. La part radiative compte environ pour moitié (avec une émissivité proche de 1).

[aurelutc]

Catmandou : Il est vrai que s'il n'y a pas de pertes, la température grimpera indéfiniment... Erreur de ma part! Ma démarche ne fonctionne pas...
Alors imaginons que la pièce soit en contact avec l'extérieur qui est à 25°C.
Je vais avoir de la convection de la part de ma machine qui fournit 2000W en continu. Ce flux de chaleur atteint les parois de la pièce et la chauffe. Cette chaleur se propage dans le mur par conduction et est de nouveau soumis à de la convection vers l'extérieur. Le déroulement est correct? En calculant cette quantité d'énergie qui est dissipée avec l'air extérieur, je saurais la convertir en un débit d'air à 20°C provenant d'un système HVAC installé pour rafraichir la pièce. (ce système HVAC me permettra de faire en sorte d'isoler les pièces thermiquement par la suite). Ma démarche est-elle correcte?

Rsimon12 : non je n'ai pas de logiciels de thermique dans mes bagages... :/ Mais de toute façon, je voudrais savoir ce qu'il se cache derrière ces lignes de code!

Boumako : il est vrai que j'aimerai bien savoir comment vous atteignez à ce résultat!

[Boumako]

Boumako : il est vrai que j'aimerai bien savoir comment vous atteignez à ce résultat!

2000W divisé par la surface * le coefficient d'échange : 2000 / (5 * 10) = 40

[aurelutc]

Boumako : ta formule ressemble à celle de Newton mais il manque un terme! A moins que tu ne le considères comme étant nul : P = h x S x (Tf-Ts) <=> Tf-Ts = P / (h x S). Or je ne connais pas la température de la machine! Nous savons seulement qu'il y a une différence de température de 40°C entre les deux parois.

[Boumako]

C'est bien ce que j'ai écris non ?

donc les grossièrement les parois seront 40°C au dessus de la température ambiante.

[aurelutc]

Ohlala!! exact exact! Au temps pour moi! Des fois, je me fais peur...
Donc effectivement, nous sommes d'accord avec cette hausse de température. Demain, je m'attaquerais à calculer le débit d'air nécessaire afin d'éliminer ces 40°C!

[Boumako]

Le problème ne se résume pas à un débit d'air, la chaleur va aussi se dissiper à travers les parois de la pièce.

[aurelutc]

En fait, je considère les parois comme étant thermiquement isolées. Un débit d'air frais venant de l'extérieur permet de rafraichir la pièce et selon la température au dehors, je saurais s'il faut que je chauffe ou que je refroidisse cet air entrant pour maintenit une température voulue.
Par exemple, s'il fait 20°C dehors. La température de la pièce sera de 60°C (20 de dehors et 40 à cause de la machine). Si je veux avoir une température de 30°C, il faut que je baisse la température de l'air extérieur de 30°C. J'obtiendrais donc : (20-30)+40 = 30°C.
Mon raisonnement est-il correct?

[Boumako]

Tu ne peux pas tout a fait raisonner de cette façon.
Si la machine dissipe 2000W et que tu veux une température de 30°C alors il faut adapter le débit d'air de façon à le réchauffer à 30°C avec 2000W.
Un exemple : L'air extérieur est à 20°C. Son Cp est égal à 1000J/kg.K. 2000W produisent 2000J toutes les secondes, donc le débit massique d'air est de 2000 / ( 30-20) * 1000 = 0.2kg/s

[rsimon12]

En fait il vaut mieux que tu raisonne en terme de charge thermique.
En occurrence, ta pièce en a pour 2000W. Il faut ensuite raisonner en écart de température entre l'air que tu insuffle et l'air que tu extraits. A voir s'il vient de dehors ou de la pièce concernée (après passage dans une batterie froide).
Quoi qu'il en soit, l'équation suivante doit être vérifiée : charge = débit massique d'air x chaleur massique de l'air x écart entre l'air soufflé et l'air repris.
Edit : je n'avais pas vu ce message de Boumako. L'idée est la même.