Cuve enterrée et pertes de chaleur

[MaxouGoret]

Bonjour,

La thermo étant déjà loin pour moi, et n'y ayant jamais brillé, je viens voir les spécialistes.

Pour faire vite, mon père souhaite enterrer une ou plusieurs cuves de 50-100 m3 pour stocker de l'eau... chaude (chauffée en solaire ou bien photovolataique, mais là n'est pas le sujet). Pour savoir si ça vaut le coup, il faut notamment pouvoir estimer le temps au bout duquel, partant d'une température haute donnée on atteint une température limite basse.

D'ou ma question : existe-t-il une relation permettant de se faire une idée de ce temps, en fonction des deux températures limites, de la température de la terre, des dimensions de la cuve et des conductivités thermiques de la terre et de l'isolant... et de toute autre donnée indispensable que j'aurais oubliée ?

Par avance, merci
Maxime
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[Jeanpaul]

Jamais fait ce genre de manip mais je dirais a priori qu'il n'est pas astucieux de mettre la terre en contact avec la cuve, ça ne peut qu'augmenter les pertes, il vaudrait mieux créer un cuvelage contenant une cuve isolée sérieusement.
Pourquoi ne pas faire un essai en enterrant un petit récipient (genre arrosoir), en y versant de l'eau chaude et en mesurant la température ? On peut ensuite faire un petit calcul de similitude pour prédire le comportement d'une grosse cuve ? En gros, le temps de refroidissement sera proportionnel aux dimensions.

[MaxouGoret]

L'idée est effectivement de faire un caisson isolé dans lequel on placera les cuves.
Mais qui peut le plus peut le moins, nous voulions nous faire une première approximation en imaginant que l'isolant est directement autour de la cuve et que la cuve est directement enterrée.

[invite3e67d1f2]

Jamais fait ce genre de manip mais je dirais a priori qu'il n'est pas astucieux de mettre la terre en contact avec la cuve, ça ne peut qu'augmenter les pertes, il vaudrait mieux créer un cuvelage contenant une cuve isolée sérieusement.
Pourquoi ne pas faire un essai en enterrant un petit récipient (genre arrosoir), en y versant de l'eau chaude et en mesurant la température ? On peut ensuite faire un petit calcul de similitude pour prédire le comportement d'une grosse cuve ? En gros, le temps de refroidissement sera proportionnel aux dimensions.

les pertes seront proportionnelles au carré des dimensions (surface) et la quantité de chaleur sera proportionnelle au cube des dimensions (volume). Vous avez intérêt à faire des cuves les plus grosses possibles en tenant compte néanmoins de la poussée des terres qui risque de les écraser....
les pertes seront proportionnelle à la différence de température entre eau et sol donc stockez à basse température.
Des cuves en béton armé doublées d'un liner devrait faire l'affaire.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Jeanpaul]

On peut s'amuser à faire un petit calcul d'ordre de grandeur. Prenons une cuve sphérique pour simplifier, de rayon 1 mètre entouré d'une couche de e = 10 cm de polystyrène expansé, en admettant que le polystyrène ne s'écrase pas sous le poids.
La conductivité du polystyrène bâtiment est lambda = 0.036 W/m.K (référence http://www.chimix.com/an5/bts5/env3.htm)
La puissance dissipée par unité de temps est :
dQ/dt = lambda. surface . deltaT/e
dQ = 4/3 pi R^3 rho C d(deltaT) avec
rho = 1000 kg /m^3
C = 4200 joules/kg.K
On trouve une décroissance exponentielle de constante de temps :
tau = e.rho.C.R/lambda
Tous calculs faits, on trouve une constante de temps de plus de 3 mois.
Au bout de ce temps, si on admet que la terre est à 10°C et qu'on part d'eau à 70°C, au bout de 3 mois, la température sera de 32°C.
Tout ça, c'est théorique car ça ne tient pas compte des pertes dues aux tuyaux.

[invite3e67d1f2]

sur une istallation destinée a durer plusieurs dizaines d'années je choisirais avant tout des matériaux fiables et j'éliminerais les polystyrene et aciers sau f a les protéger de manière très efficace. le béton est "relativement" isolant et très durable si bien conçu et réalisé. quand à la cuve pour des raisons pratiques il vaudrait mieux un cylindre vertical ou a défaut un cube.

[chwebij]

aussi, si on enterre une cuve il faut eviter de mettre des espaces vides entre la terre et la cuve pour eviter les depots de radon

[o1012]

Bonjour Jean-Paul,
Merci pour les formules ( absconses pour moi ) mais en français, ça donne quoi ?
Je voudrais stocker de l'eau chaude solaire d'été ( brûlante, limite vapeur ) pour l'hiver ( chauffage et sanitaire ) en enterrant une cuve ( à vin, tôle émaillée intérieur et peinte extérieur ) de 20m3 isolée ( avec quoi ? Stirodur ? ) de plus sans aucun pont thermique, surtout hydraulique, puisqu'en zone inondable ( donc évidemment cuve pleine en permanence ! )
Les dimensions : hauteur 2,30m, longueur 4,10m ( en suivant l'arrondi ), petite largeur aux extrémités 1,80m, grande largeur au centre 2,60m.
Quelle épaisseur d'isolant de quelle sorte ( au meilleur prix, pour petit retraité...) ?
Pour l'instant j'ai reçu un devis exorbitant pour du Stirodur 200mm, sans savoir si l'épaisseur est excessive ou suffisante / insuffisante.
Incompétent qt aux calculs.
Merci d'avance pour qq tuyaux ?
o1012
Cordialement.

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