Rercherche du rendement maximal poële bouilleur

[J4CK22]

Salut à toutes et tous,

J'ai passé les 4 dernières années à optimiser mon système de chauffage et cette année je tente de ne chauffer ma maison (construction classique brique, isolation, brique) de 1985, qu'avec le poele bouilleur. Il était utilisé jusqu'alors en agrément et en relève de la chaudière mazout.

Du coup, en passage d'une d'une utilisation complémentaire à une utilisation 7/7 j'ai pris le temps de chercher à optimiser le rendement. Une question me taraude et je ne trouve pas de rationnel physique ou d'information sur net.

Quelles sont les paramètres clés pour avoir le meilleur rendement de transfert des calories du feu au circuit d'eau ?
- Vitesse du circulateur du poele : rapide ou le plus lent possible ?
- température d'entrée : basse (sans parler de point de rosée 50°C ) ou haute /70°C) ?

En gros vaut-il mieux plus de liquides avec un delta de 3°C ou moins de débit avec un delta de 10°C ?

Bien à vous !
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[SK69202]

Le flux de chaleur dépend de la différence de température des parois, donc de la température coté foyer de la paroi du bouilleur (Puissance du feu) et de la température coté eau (vitesse du fluide qui refroidie la paroi).

Exemple ma flambée du 01/11

Noir sortie du poêle, rouge entrée.
Pic initial la pompe démarre avec un débit faible.
Les bosses et creux correspondent à des essais de mesure de débit et aux rechargements, le repère est juste avant une forte accélération de la pompe.

[sh42]

Bonsoir,

Ce qu'il faut regarder, c'est l'ensemble du chauffage. Si les radiateurs ont une forte inertie, la chaudière doit avoir une grande différence de température entre entrée et sortie, son rendement est alors maximum.
Si les radiateurs ont une faible inertie, il vaut mieux une petite différence de températures bien que le rendement de la chaudière " ne soit pas au TOP ".

[SK69202]

Quelles sont les paramètres clés pour avoir le meilleur rendement de transfert des calories du feu au circuit d'eau ?
- Vitesse du circulateur du poele : rapide ou le plus lent possible ?
- température d'entrée : basse (sans parler de point de rosée 50°C ) ou haute /70°C) ?

En gros vaut-il mieux plus de liquides avec un delta de 3°C ou moins de débit avec un delta de 10°C ?

En complément de mon message précédent (j'ai été dérangé et j'ai oublié): Il faut refroidir au maximum les fumées du poêle avant qu'elles ne partent vers la cheminée, donc parois du bouilleur les plus froides possibles, mais sans condensation.

Pour mon installation particulière, le circulateur fait circuler l'eau dans le poêle et dans les radiateurs, les deux petits tampons étant quasi en permanence dans la boucle, où tout est piloté à la main j'applique:

Il ne doit pas y avoir de condensation dans le poêle.
Le poêle doit être soumis au minimum de variations thermiques brusques (depuis cette année après changement du circulateur).
La chaleur doit plutôt être dans l'eau qui chauffe la maison que dans le poêle.
La température en sortie du poêle doit rester sous les 95°C.

Après l'allumage du feu, une vanne s'ouvre vers 30°C sortie poêle pour mettre le poêle dans le réseau, vers 55°C sortie poêle le circulateur démarre sur la dernière vitesse réglée. Celle ci a été établie lors de la flambée précédente, bien après la fin du feu et avant la fin de circulation. Le seuil du circulateur est abaissée dès que le retour dépasse les 50-55°C pendant la flambée, c'est la fermeture de la vanne à l'épuisement des tampons et de la chaleur du poêle qui arrête tout.

Au démarrage le circulateur est réglé sur une vitesse assurant un débit faible mais suffisant pour éviter l'ébullition et un nouvel arrêt du circulateur si la sortie du poêle devient trop froide (risque de condensation)
Sur mon graphique:
18h09 ouverture vanne, on voit un début de convection naturelle s'établir.
18h13 démarrage du circulateur, l'eau qui sort du poêle est celle qui chauffe statiquement dedans depuis 17h53 heure d'allumage du feu.
Elle est à 80°C, le débit est tel que la puissance du feu ne peut maintenir un delta de près de 55°C, le poêle se refroidit jusqu'à se stabiliser à 54°C.
La situation reste comme ça jusqu'à ce que le retour se réchauffe enfin et que la flambée se maintien.
Un rechargement à lieu vers 19h. La bosse précédente et les suivantes sont dues aux rechargement et à des essais de mesure de débit.
Au fur et à mesure que le retour se réchauffe la température de sortie augmente en fonction du feu et de la vitesse de l'eau (le delta poêle varie également, ce qui devrait me permettre de calculer la puissance à l'eau en fonction d'autres paramètres, T°fumées en particulier)
A 20h16 le retour est suffisamment chaud pour que quelque soit le débit la pompe ne s'arrête plus, j’accélère fortement le débit (X 2 ou 3), pour refroidir le poêle est donc améliorer le transfert de chaleur vers l'eau et éviter de bouillir malgré les rechargements qui suivent.
Ce jour là je n'ai rechargé qu'une fois lors de l'augmentation de vitesse.
vers 21h, essai pendant quelques minutes de mon circuit "shunt", ça me permet de conserver un fort débit poêle malgré des radiateurs presque fermés

21h30, fin du jeu, réduction de vitesse, réduction de quelques thermostatique pour gagner de l'autonomie.
21h55 fermeture volet d'air (T° fumées 100°C) noter l'effet sur les T° eau.
Refroidissement global en fonction de la demande des radiateurs.
03h04 fermeture de la vanne (ballon à 30°C)

[A voir en vidéo sur Futura]

[J4CK22]

Merci pour vos retours !

Bonsoir,

Ce qu'il faut regarder, c'est l'ensemble du chauffage. Si les radiateurs ont une forte inertie, la chaudière doit avoir une grande différence de température entre entrée et sortie, son rendement est alors maximum.
Si les radiateurs ont une faible inertie, il vaut mieux une petite différence de températures bien que le rendement de la chaudière " ne soit pas au TOP ".

Pour donner plus de détails, mon poele charge 2 ballons en série (1500l d'accumulation) et j'ai une distribution qui part de l'accumulation de manière autonome avec une V3V et une loi d'eau, ainsi qu'un préparateur ECS en bain-marie.
Donc je peux chercher l'optimisation pour le poele sans impact sur le reste.

En complément de mon message précédent (j'ai été dérangé et j'ai oublié): Il faut refroidir au maximum les fumées du poêle avant qu'elles ne partent vers la cheminée, donc parois du bouilleur les plus froides possibles, mais sans condensation [...]

Quelle est ta température de retour ? Mon chauffagiste m'avait dit qu'avec les poêles de dernières générations avec les chamottes entre le foyer et l'eau aller chercher 60°C de retour est inutile (il avait d'ailleurs mis un thermovar réglable à 45°C, mais je ne trouve pas forcément la même lecture dans le doute j'ai mis le retour froid à 50°C... avec mon setup actuel mes fumées sortent à (si je m'en réfère au thermomètre magnétique que j'ai mis à 40cm du point de sortie du poele entre 150 et 200°C.




Bon Dimanche

[SK69202]

Quelle est ta température de retour ?

Comme je l'ai écrit plus haut, mon montage est fortement différent de la charge de ballons tampons, ma température de retour est toujours plus ou moins celle de la courbe rouge de mon graphique plus haut.
Elle commence à la température ambiante et finit à près de 80°C lors des plus grandes chauffes par temps froid.

Mon chauffagiste m'avait dit qu'avec les poêles de dernières générations avec les chamottes entre le foyer et l'eau aller chercher 60°C de retour est inutile (il avait d'ailleurs mis un thermovar réglable à 45°C, mais je ne trouve pas forcément la même lecture dans le doute j'ai mis le retour froid à 50°C

Il a raison, la condensation destructrice est celle qui se produit sur la paroi coté foyer lors de la flambée. Avec un feu en cours, il faut sérieusement refroidir le métal pour que la température de celui ci coté foyer permette la condensation.
C'est une situation que je n'observe dans mon poêle plutôt rustique que dans les conditions suivantes, à l'allumage (une ou deux flambées) après le décapage global des parois métalliques du foyer de sa couche de calamine (fait deux fois dans l'hiver) et pendant une dizaine de minutes max, Autrement jamais dès qu'une couche fine de calamine c'est établie et je regarde très souvent.

Le thermovar fixe la température de l'eau de retour, pas celle du coté interne de la paroi du foyer qui dépend du flux thermique venant de la combustion et de la capacité du circuit d'eau à évacuer l'énergie qui passe la paroi du foyer en la réchauffant.
On voit donc que c'est le débit en fonction de la température de l'eau qui va être critique pour la température coté foyer de la paroi pour un "feu donné".
Dans l'ancien monde de la chauffe au bois, on avait un circulateur dont le débit assurait l'évacuation de l'énergie quand tout était très chaud pour éviter l'ébullition, mais qui mettait en danger la chaudière quand tout était froid, et avec plusieurs milliers de litres d'eau à chauffer, ça reste froid longtemps à l'entrée de la chaudière d'où les thermovar et autres systèmes de réchauffage.

Avec les circulateurs électroniques modernes dont la puissance de la pompe peut varier facilement par commande pilotée électroniquement par sonde(s) ou manuellement, on peut adapter le débit d'eau entrant dans le bouilleur pour qu'il n'y est pas condensation ni ébullition, on part de faible et on finit fort. C'est aujourd'hui ma stratégie, avant je procédais par arrêt marche avec un circulateur classique.

Donc pour ton cas tout dépend de ton type de circulateur, classique le thermovar à 45°C du chauffagiste, électronique moderne, comme il semble y avoir maitrise informatique, commande d'une vitesse variable ajustant le débit à la température de l'eau en entrée du poêle, mais ce sera plus cher pour un gain qu'il resterait à démontrer.

avec mon setup actuel mes fumées sortent à (si je m'en réfère au thermomètre magnétique que j'ai mis à 40cm du point de sortie du poele entre 150 et 200°C.

Sur la précision de ce genre de thermomètre, c'est vieux mais sa tient toujours.

[J4CK22]

Bonjour ! Presque 1 mois depuis ma dernière connexion,... Merci pour les réponses complètes c'est très enrichissant ! Quelques compléments sur mon installation.

- il s'agit d'un très vieux circuit original pour le poele qui servait initialement pour un gros insert bouilleur également.
- L'informatique a été ajoutée après coup par mes soins uniquement pour mesurer (et piloter quelques relais pour empecher le déclenchement de la chaudière à mazout)
- le circulateur est a vitesse fixe par défaut en recherche de débit constant (je crois).

mon problème de rendement est aujourd'hui identifié (je crois) bien compris mais je ne sais pas le résoudre :

1 = circulateur à vitesse fixe (déclenché par un thermostat dès que température interne poele > 50°C)
2 = vanne By-pass (le point clé de mes écarts de rendement !!)
3 = Calorstat thermostatique permettant de piloter la température de RETOUR minimum. La sonde étant la position 4 situé dans le retour.

En synthèse :

- Le feu démarre, l'eau dans le poele atteint 50° le circulateur s'enchenche
- l'eau tourne mais la vanne (3) est fermée car la température de consignes (réglage mécanique sur la vanne elle même n'est pas atteinte)
- l'eau atteint la température la sonde (4) déclenche l'ouverture progressive de la vanne (3)
- l'eau froid venant de l'accumulateur entre dans la boucle (autant d'eau qui sort par la vanne (3) entre dans le circuit


le HIC que je rencontre c'est le réglage de ce "bip" de bypass (2) !

Si il est trop ouvert = plus de retour de chaleur = plus d'ouverture = plus d'entrée d'eau froide = refermeture de la vanne (3) = moins d'entrée d'eau froide = plus de retour de chaleur et on boucle ainsi.

l'inverse si trop fermé.

Le problème c'est que cette régulation 100% mécanique est trop lente et le circuit vascille bcp entre trop chaud trop froid donc pas efficient du tout (la preuve c'est que très peu d'accumulation de chaleur dans ces conditions.

MOn problème c'est que je parviens à trouver un réglage "idéal" (meme si très difficile car le réglage du by pass se joue au 1/10 de degré...!) il est dépendant de l'allure du feu ? j'ai quelque chose qui m'échappe grandement.

Un point de vue ? n'ai-je rien compris ?

J'étais sur la piste de remplacer le vieux calorstat avec sonde déportée par un termovar fixe mais les travaux de tuyauteries sont conséquents, comment effectues-tu la régulation par la vitesse du circulateur ? cette piste commence à bien me plaire !!

Bien à vous !

[J4CK22]

le poele sert à alimenter 1 accumulateur de 1500l avec un ballon d'ECS en bain marie à l'intérieure.

Ensuite l'eau est distribuée par chauffage au sol à basse température.

Du coup qu'en penses-tu ?

[J4CK22]

Bonjour, encore une soirée à analyser de poele J'ai compris mon problème de rendement il est certainement à des problèmes d'équilibrage hydraulique. Si le bypass est trop ouvert il n'y a pas assez de pression sur le calorstat et le chemin préférentiel fait que la plupart de l'eau "boucle", si le bypass est trop fermé il y a trop de débit venant du circuit froid et cela fait "pomper" le calorstat. Est-ce possible ? une méthode pour équilibrer cette affaire ?

Ce qu'on voit sur les 2 sondes que j'ai mise en place hier soir c'est que la température d'entrée varie en meme temps que la température de sortie. Est-ce à dire que j'ai "trop de retour de chaud" dans le mélange ? ou c'est similaire sur vos configs de bouilleurs ?



Bonne journée !

[SK69202]

Du coup qu'en penses-tu ?

Ce circulateur pousse bien dans le poêle si j'en crois les flèches ?

Ma première idée, je n'ai pas finement réfléchi, le problème vient de la position de la sonde 4.
Elle obéit à la sortie du poêle pas au mélange sortie du ballon vers le poêle et by-pass poêle, comme l'élément sensible d'un termovar.


Avec la sonde sous la flèche orange,
poêle froid, le calorstat est fermé.
L'eau chaude arrive est prend le by-pass.
Ce qui ouvre la calorstat et fait que la sonde voie un mélange
Il faut régler le By-pass pour que le mélange bas du ballon froid + eau chaude ne soit pas en dessous de 45°C.

[J4CK22]

Oui le circulateur pousse bien dans le poele... Du coup la sonde 4 voit la température du mélange qui ENTRE dans le poele, garde le circuit "fermé" tant que la température de 45°C n'est pas atteinte. Le bypass est d'une difficutlé sans nom à régler : maintenir une pression hydrostatique suffisante le calorstat de sortie pour que le mélange "chaud" soit évacué mais pas trop importante non plus... .


J'ai developpé un petit dashboard et j'ai ajouté "encore" des sondes pour comprendre la cinématique. Je crois que je suis arrivé à bout touchant. Je vous partagerai une capture dès que l'installation est en fonctionnement pour que vous me donniez votre opinion ?

Merci !

[J4CK22]

Bon, desfois il faut se rappeler de quelques principes de bases. Pourtant je le prone toute la journée : KISS (Keep it stupid simple).

La réponse à ma question de rendement et les réglages micrométriques que je devais opérer entre le bypass et le thermovar ont été tués par : ouvre tout et laisse faire la nature...

IMG_4490.jpg

Bypass 100% ouvert = chemin préférentiel de bouclage ça tombe bien, le thermovar emet une résistance. Lorsque la boucle chauffe, le thermovar s'ouvre et la magie de la thermodynamique (ou autre j'en sais rien) la chaleur s'evacue et l'eau froide arrive dans un circuit "naturel"...

depuis des rendements de fou, la charge de mes accumulateurs avec 30% de bois en moins !! le sytème réagit "immédiatement et avec quasiment pas d'inertie à la puissance du brasier.

Si simple finalement,... Je pense que ce bypass était justifié pour "forcer l'évacuation de l'eau de la boucle" lorsque c'était un insert de 35Kw qui était installé, hors la avec un petit poele qui ne met que 10kW, pas besoin de "forcer"...

mon petit dashboard qui m'a permis de comprendre les phénomènes de "pompage" qui s'averait être ceux d'un système transitoire permanent ! Capture d’écran 2022-01-11 à 21.21.16.jpg

[SK69202]

Bypass 100% ouvert = chemin préférentiel de bouclage ça tombe bien, le thermovar emet une résistance. Lorsque la boucle chauffe, le thermovar s'ouvre et la magie de la thermodynamique (ou autre j'en sais rien) la chaleur s'evacue et l'eau froide arrive dans un circuit "naturel"...

C'est l'hydraulique et une histoire de résistance au mouvement de l'eau (les pertes de charges). Le débit venant du poêle se partage en fonction des pertes de charge du by-pass et du ballon. Celles coté ballon diminuent avec l'ouverture progressive du calorstat.


Le gain possible maintenant, serait d'avoir au plus près de 100% du débit vers le ballon quand la sortie du ballon est au dessus de 45°C.
En diminuant la quantité d'eau chaude passant par le by pass, tu accélères la charge du ballon, car tu gardes plus longtemps une entrée poêle moins chaude permettant d'avoir un feu plus puissant.

Avec le système manuel actuel, une série d'essais de différentes légères fermetures du by-pass, pour garder le plus longtemps possible les 45°C en évitant bien sûr de retomber dans la zone de "pompage".