Limiteur de débit et économie d'énergie.

[Enuo]

Bonjour,

Je travaille actuellement sur des tubes radiants utilisés dans une usine pour chauffer les postes de travail. Les tubes sont à eau surchauffée et d'une hauteur environ 10m.
Les sondes de températures qui sont à 1.5 m du sol relèvent quasiment toutes des température entre 4 et 8 °C au dessus de la température de consigne suivant la période de l'année.
Si je préconise l'installation de limiteurs de débits en amont des tubes je pense que l'énergie fournie par ceux ci sera moins importante mais je voudrais savoir savoir ce qu'il advient de cette énergie "perdue" en amont ?

Cette action entraîne-t-elle un réel gain d'énergie ou juste une diminution des températures relevées avec une énorme perte au niveau du limiteur ?
-----

[DAUDET78]

Bonjour Enuo et bienvenue sur FUTURA

Les sondes de températures qui sont à 1.5 m du sol relèvent quasiment toutes des température entre 4 et 8 °C au dessus de la température de consigne suivant la période de l'année.

Faudrait aussi savoir où est prise la température de régulation ???
PS : mettre le chauffage à 10 mètres au dessus du sol .....Va y avoir un sacré gradient de température !

[Enuo]

Bonjour et merci de la réponse.

Le problème de la régulation est que sur ce bâtiment l'arrivée d'eau pour les tubes radiants est divisée en 6 circuits différents pour chauffer tout le bâtiment et le soucis n'est présent que localement ce qui correspond à un seul circuit. Il n'y a pas de moyen de réguler chaque circuit sans impacter les autres.
C'est pourquoi j'ai pensé à un limiteur de débit en amont de ce circuit mais je me pose quand même la question de ce qu'il advient de cette énergie dont on se débarrasse.

Dans l'absolu on peut toujours présenter le résultat au client en disant que nous avons réglé le soucis de la T° trop haute mais je suis quand même curieux de savoir ce qu'il se passe dans les faits.

Et oui, il y a un gradient de température mais c'est une méthode de chauffage assez répandue dans l'industrie !

[DAUDET78]

C'est pourquoi j'ai pensé à un limiteur de débit en amont de ce circuit

Donc une simple vanne de réglage pour équilibrer le circuit (on appelle ça un Té de réglage en chauffage central)

mais je me pose quand même la question de ce qu'il advient de cette énergie dont on se débarrasse.

On ne se débarrasse pas de l’énergie ! On en consomme moins sur la source chaude

Et oui, il y a un gradient de température mais c'est une méthode de chauffage assez répandue dans l'industrie !

Un bon ventilateur pour homogénéiser la température de l'air serait une grosse source d'économie !

PS : ce Té de réglage, sur chaque partie de l'usine, asservi par un moteur à la température locale désirée serait un plus.

[A voir en vidéo sur Futura]

[RomVi]

Bonjour

Un limitateur de débit peut convenir, mais ce n'est pas la meilleure solution. L'idéal serait de simplement réduire la température de l'eau. Si en outre un problème se pose sur la répartition il faut utiliser un régulateur de débit (et non un limiteur), as tu une idée du débit nécessaire ?
Attention également à la mesure de température, dans le cas d'un chauffage par rayonnement il faut de préférence utiliser un thermomètre à globe noir, qui sera plus représentatif de la température ressentie.

Si on bride le débit la température moyenne de l'eau dans l'échangeur diminue, donc l'eau retourne plus froide à la chaudière. Si la chaudière n'a pas de régulation (elle fourni une puissance fixe) la température va augmenter sur l'entrée de l'échangeur, et celui ci finira par retrouver la même température moyenne, la situation reste inchangée.
Si par contre la chaudière régule (sur une température d'eau par exemple), la puissance va diminuer fournie va diminuer.

[RomVi]

Un bon ventilateur pour homogénéiser la température de l'air serait une grosse source d'économie !

Dans le cas de panneaux rayonnants à eau surchauffée il ne faut pas ventiler, déjà ce serait inefficace, et la température ressentie serait plus basse sous l'effet du déplacement d'air.

[fabang]

Si c'est toujours 4°C au dessus de la consigne, c'est que ça régule, donc il suffit de baisser la consigne de 4°C.

[DeConinck]

Bonjour et merci de la réponse.

Le problème de la régulation est que sur ce bâtiment l'arrivée d'eau pour les tubes radiants est divisée en 6 circuits différents pour chauffer tout le bâtiment et le soucis n'est présent que localement ce qui correspond à un seul circuit. Il n'y a pas de moyen de réguler chaque circuit sans impacter les autres.

Dans l'absolu on peut toujours présenter le résultat au client en disant que nous avons réglé le soucis de la T° trop haute mais je suis quand même curieux de savoir ce qu'il se passe dans les faits.

Et oui, il y a un gradient de température mais c'est une méthode de chauffage assez répandue dans l'industrie !

Bonjour à toi et à tous,

Petite question, la sonde qui mesure +4°C, es-tu certain de sa précision? Quel intérêt de mesurer un température qui ne sert pas à réguler? (hors obligation de résultat vis à vis du client)

C'est très surprenant que des panneaux radiants qui sont circuités ne disposent pas de vannes d'équilibrage pour s'affranchir de ce genre de problème et encore mieux de vannes de régulation de débit pour faire de la régulation zone par zone. Si tu disposes de vanne d'isolement sur chaque circuit, tu peux toujours faire l'essai en bridant le circuit incriminé. (Même si une vanne d'isolement n'est pas faite pour réguler un débit).
Il faudrait plus de précision sur les implantations pour se faire réellement une idée. La part convective (décrite par Daudet) liée à l'implantation du système à son importance.

La chaudière faisant ce pour quoi elle a du être conçue, à savoir délivrer une température d'eau ans une plage de débit et une pression donnée. Mais pour confirmer cela, il faut savoir le type de chaudière qui se trouve derrière. Sis c'est une chaufferie qui généré plusieurs niveaux de pression et de température, ne te préoccupe pas trop, le réseau s’équilibrera tout seul en fonction de la consommation de ton réseau de chauffage.

Et pour ce qui est du rayonnement d'un panneau à 10 m de eau et à 90°C de température moyenne max... La loi de Stefhan-Boltzmann (Le rayonnement d'un corp est liée à sa température à la puissance 4) est là pour en faire la démonstration. (En comparaison de tube radiant à gaz à 300°C de température moyenne).

Cordialement.
DeCo.

[albi69]

Bonjour
Au poste 3, vous parlez de client, il est inquiétant de savoir que vous avez vendu une installation sans rien connaitre des technologies que vous mettez en jeu.

[harmoniciste]

Bonjour
Ce type de chauffage fonctionne grâce au rayonnement, ne chauffant que les surfaces exposées et évitant ainsi de chauffer inutilement la masse d'air intermédiaire.
Mais ce rayonnement nécessite une température élevée de la source. Par conséquent il n'est pas judicieux d'abaisser cette température par limitation du débit, sous peine d'une chute de rendement.
Réduire ce rayonnement sans perte pourrait se faire par la longueur ou le diamètre ou l'isolation thermique partielle de la canalisation chauffante.

[DeConinck]

Ce type de chauffage fonctionne grâce au rayonnement, ne chauffant que les surfaces exposées et évitant ainsi de chauffer inutilement la masse d'air intermédiaire.
Mais ce rayonnement nécessite une température élevée de la source.

Bonjour Harmoniciste,
Je suis beaucoup plus nuancé que toi (et la physique aussi en fait). Le facteur de rayonnement de ce genre de panneau est très faible (+/- 30 % en fonction des modèles mais aucune norme n'oblige les fabricants à la mesurer, contrairement aux équipements à gaz).
Ce qui veut dire que +/-70% chauffe l'air ambiant par convection, et donc chauffe inutilement la masse d'air sous les toits d'abord puis intermédiaire ensuite.

Par conséquent il n'est pas judicieux d'abaisser cette température par limitation du débit, sous peine d'une chute de rendement.

Il est fort probable que le facteur de rayonnement diminue. Le rendement global (radiatif + convectif) va quant à lui augmenter. Comme on recherche le maxi radiatif avec ce genre de système, il faut effectivement mieux limiter la taille de l'émetteur pour diminuer la puissance rayonnée. Mais sur un circuit existant...

Le choix se portant entre l'inconfort et une légère perte de rendement sur un circuit du système. Mais là, seul Enuo peut le dire.
Enuo, qui ne semble pas passionné par le fil qu'il a créé.

Cordialement.
DeCo.

[RomVi]

Cette valeur de 30% me semble très faible. Il faudrait voir la géométrie des panneaux et la température de l'eau, mais je suis près à parier que le ratio dépasse 50%.

[DeConinck]

Malheureusement, et en l'absence de mesure officielle, on ne peut qu'avoir des idées de valeurs.
Pour sur, la géométrie, le régime d'eau, le circuitage interne au panneau, l'épaisseur de l'isolant a un effet sur le facteur de rayonnement.

50% me semble très élevé au vue des composants mis en oeuvre (même sur le haut de gamme). Un exemple, l'épaisseur de l'isolant placé au dessus du panneau ne dépasse pas 50 mm. Et la surface émissive en contact avec l'air du bâtiment est peu contenue (dans la majorité des cas pas du tout) ce qui favorise le mouvement convectif de l'air autour du panneau.

Ce qui est sur, c'est que pour un bâtiment correctement isolé et d'une hauteur raisonnable (+/-10 m max), cette techno a des atouts.

Cordialement.
DeCo.

[RomVi]

Malheureusement, et en l'absence de mesure officielle, on ne peut qu'avoir des idées de valeurs.
Pour sur, la géométrie, le régime d'eau, le circuitage interne au panneau, l'épaisseur de l'isolant a un effet sur le facteur de rayonnement.

Comme tu le dis plus haut il suffit de le calculer, dommage que tu ne l'ai pas fait avant d'annoncer une valeur.

Prenons par exemple un panneau de 1m² dirigé vers le bas, à une température de 110°C (le post initial parle d'eau surchauffée), émissivité de 0.95, température ambiante de 10°C, 50mm d'un isolant de conductivité 0.04W/mK, aucun aménagement pour diminuer la convection.

La puissance rayonnée 1 * 0.95 * 5.67 E-8 * [(110+273)^4 - (10 + 273)^4] = 814 W

Le coefficient convectif d'une surface dirigée vers le bas vaux 0.59 * (Dt/L)^0.25 = 187 W

La perte par le dessus vaux (0.04 / 0.05) * Dt = 80W (je ne prend pas en compte l'interface de la convection supérieure que je considère comme négligeable, et qui de toute façon diminue encore la puissance perdue).

On a donc un total de 814 + 187 + 80 = 1081W
La part rayonnée vaux 814 / 1081 = 75%

En réalité cette part est même un peu plus importante si il y a un toit, car l'air environnant sera un peu plus chaud, ce qui diminue encore la convection.

[DeConinck]

Salut RomiVI,

La vrai vie du produit est toujours très éloignée des calculs. Et encore plus pour le rayonnement...
J'aimerai simplement avoir confirmation (un jour ) de ces valeurs par une mesure de rayonnement par un laboratoire indépendant.
Si c'est 75%, ok je me suis trompé. Si c'est 20%, ok je me suis trompé. Je n'ai aucun intérêt à discriminer telle ou telle techno, mais pour avoir passer des valeurs, elles tournaient autours de 30%.

On pourrait s'opposer des formules et des modélisations longtemps sans jamais en sortir une vérité.
Notamment la température moyenne globale du matériau, les corrections d'absorption du rayonnement par l'air ambiant, le rendement en fonction du régime d'eau, le flux d'air convectif, etc...

Disons (sans se tromper) que le facteur de rayonnement en air calme et avec une température ambiante de 10°C varie entre 30 et 75% en fonction de la religion de l'orateur (gazier pour moi ).
Ou alors on prend l’approche du commercial en panneaux eau chaude qui dit que comme il y a des la laine de roche au dessus, la puissance de chauffe ne peut se faire que par le dessous du panneau et dans ce cas... 100% de rendement

Qu'en penses-tu?

Cordialement.
DeCo.

[RomVi]

Bonjour

Qu'en penses-tu?

J'en pense que dans mon emploi j'ai souvent recours à ce type de calculs et ils ont toujours donnés des résultats cohérents avec les observations.
Le calcul du rayonnement est précis, l'absorption par l'air est très faible (à moins d'avoir un atelier noyé dans la brume). Le calcul de la convection serait plus discutable car j'ai utilisé une corrélation simplifiée, mais une recherche dans les règles du Nusselt (que j'ai également faite) donne une valeur similaire.
Dans la vie de tous les jours le rayonnement joue environ pour moitié dans les pertes (en air calme, et pour des matériaux non métalliques et pour des températures modérées), donc un panneau conçu pour chauffer par rayonnement doit probablement faire mieux.