Poêle à accumulation : comment ça marche ?

[Philou67]

Bonjour à tous,

Je créée ce nouveau sujet afin que les passionnés de la conception de poêle à accumulation puissent s'épanouir ici plutôt que dans les deux interminables discussions sur la réalisation concrète (truelle, mortier et compagnie), et sur le retour d'expérience, heureux ou malheureux.

On pourra donc y aborder :
- les transferts thermiques dans les poêles : conduction, convection, rayonnement, à l'intérieur du foyer, dans les canaux, vers l'extérieur, par le parement, la vitre, le déphasage, l'accumulation, ...
- la conception du poêle : simple peau, double peau, pierre, brique, béton, contre-courant, banc chauffant ou non, chicanes, air primaire, secondaire, tertiaire
- les diverses simulations de fonctionnement, les essais expérimentaux confirmant ou infirmant, ...

En gros, le pourquoi du comment des différents types de poêles et les mécanismes thermiques mis en jeu.

Philou67
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[LutopiSTe]

salut à tous

A la petite (mais très bonne) présentation de Philou, j'ajoute que ce fil se veut pointu, et qu'on y débattra pas de croyances mais de faits, basés sur l'observation chiffrée et sur la théorie appliquée aux poêles de masse.

Grâce à ce forum, un premier volet existe déjà, mais il reste encore beaucoup à démêler dans ce sujet sans fond qu'est le PdM
En me promenant un peu sur la toile, j'ai trouvé ici (et là mais c'est le même doc) qu'un poêle de masse a bien une proportion rayonnement/convection de 60%/40%, apparemment ce doc date de 2005. Quelqu'un sait-il d'où sortent les fameux 80/20?

Le but étant de comprendre le fonctionnement des poêles à accumulation et les subtilités de leur interaction avec le bâti, j'aurais besoin que l'on définisse un habitat type, rt2005 par exemple, afin de pouvoir calculer des températures de parois, qui permettront de définir des températures moyennes de rayonnement. A partir de là, on pourra déterminer des températures opératives théoriques qui permettront de comparer des poêle de différentes dimensions, et ainsi de se forger un avis sur l'intérêt d'avoir un grand ou plutôt un petit poêle.

Comme on le voit sur le graph joint (voir PJ), on peut obtenir des puissances restituées identiques avec des poêles ayant une surface externe complètement différentes, mais cela influence t'il le confort? quelle est l'étendue de ces zones de confort pour différentes tailles de poêle, à une puissance données?
J'ai trouvé ici des valeurs type de la rt2005 :
Murs en contact avec l'extérieur U=0,45 W/m².K
Plancher bas sur vide sanitaire U=0,40 W/m².K
Planchers sous combles U=0,28 W/m².K
mais je ne sais pas trop comment les exploiter....Si chez moi il fait en moyenne 2°C (dehors bien sur ) dois-je prendre cette température pour déterminer les pertes du plancher?
puis-je prendre le U du plancher sous comble pour mon plafond?

On peut trouver ici un excellent dossier sur le confort thermique, c'est payant mais ils offrent un essai gratuit. J'ai déjà fait participer toutes ma famille pour avoir droit à plusieurs essais, sinon ça marche aussi avec une adresse jetable
On peut voir aussi par là ou là, c'est un peu moins complet mais c'est en accès libre.

voila, c'est l'axe de réflexion sur lequel je cogite en ce moment, mais si quelqu'un veut en proposer un autre, je serais ravi d'y participer.

cordialement

[Philou67]

Pour comprendre les mécanismes de calcul de la RT2000/5, je n'ai rien trouvé de mieux que le site d'Hervé Silve (sur laquelle ma feuille de calcul est principalement basée).

En revanche, j'ai du mal à saisir l'objet de ta question.
Si j'ai bien compris, tu cherches à dimensionner la taille de l'émetteur (surface de l'habillage) pour obtenir la meilleur température (de surface du poêle) de confort, ceci en considérant des "pertes thermiques" standards ?

Tu cherches donc à calculer la masse et la surface du poêle, ainsi que la puissance d'accumulation nécessaire (qui déterminera les surfaces d'échanges et les températures des gaz et fumées qui devront être atteintes) pour garantir une température de surface idéale la plus stable possible ?

[LutopiSTe]

pour l'instant je cherche à comprendre quelle configuration offre le meilleur confort. On a vu que des poêles de dimensions très différentes peuvent restituer la même puissance, en faisant varier la température de surface.

Je voudrais maintenant comparer à puissance égale, les variations de la température opérative en fonction de la distance au poêle et de ses dimensions. Pour se faire il me faut évaluer la fameuse température moyenne de rayonnement . Donc if faut estimer la température des parois de façon à équilibrer la puissance dégagée par le poêle
Et voilà comment j'en arrive à demander si je dois compter la même température sous la dalle et au plafond

sur le graph en PJ, on voit l'évolution de l'angle solide occupé par un poêle dans l'espace visible d'un observateur, en fonction de la distance les séparant. Cet angle solide joue un rôle important dans les échanges entre deux surfaces... ça me semble intéressant d'aller voir de ce côté.

je suis loin d'en être à calculer la masse et la capacité d'accumulation, je me demande seulement si ça a un intérêt, en terme de confort, de faire un petit poêle plutôt qu'un grand (ou l'inverse )

cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[Philou67]

Quand tu parles de puissance restituée, tu parles :
- de puissance moyenne ? (mais alors quel écart type considère-tu ?)
- de puissance instantanée ? (mais alors, quelle cycle de charge considères-tu ?)

Sinon, je ne vois pas ce que représente l'angle solide ? Un schéma peut-être ?

[LutopiSTe]

bonjour

je compte, au moins dans un premier temps, et dans un souci de simplification, établir ces zones de confort, en supposant un système statique à l'équilibre. Il fait 2°C en moyenne à l'extérieur, ce qui induit des pertes de 2kW par les parois, le poêle restitue une puissance moyenne de 2kW, quelles sont les température opératives selon qu'on est plus près du poêle ou des parois extérieures. Il y a de bonne chances que le calcul soit trop complexe pour envisager une résolution sur feuille de calcul, mais puisque j'ai accès à un logiciel de thermique....j'ai plus qu'à fournir des hypothèses solides et laisser faire la machine
il y a ici une bonne explication de l'angle solide, ça parait un peu impressionnant, mais c'est le même principe qu'un angle plan, à la nuance près qu'il est en 3D.
pour tracer ce graph, je me suis servi de la formule de l'angle solide d'une pyramide trouver là (en anglais)
à partir de l'angle solide on détermine le facteur de forme qui entre en jeux dans les équations de flux par rayonnement.

cordialement

[Philou67]

Je ne comprends pas ton objectif : tu cherches à trouver la forme de poêle idéale ? La forme de l'habitat idéal ? Comment gère-tu les masques autour du poêle ?

[chataxe]

Bonsoir,
Merci Lutopiste de m’inviter sur ce fil, je croyais qu’il était réservé à toi et à Philoup

Je ne croie pas avoir d’abaque, mais je vais rechercher
Mais tu parle bien du conduit de fumée vertical ?

Ce que je peux te dire c’est que les allemands (et les suisses il me semble) ont un logiciel pour le calcul des conduits de fumée qui varie aussi suivant l’altitude (le calcule doit être donné au ramoneur avant la création du conduis).
Je ne sais pas si perte de charge est le terme exacte puisque plus ton conduit sera long et plus tu aura de tirage, mais aussi qu’a partir d’une certaine longueur on doit aussi augmenter le diamètre (pour évité d’avoir trop de tirage ou trop de perte de charge ?)
A+

[LutopiSTe]

Bonsoir
J'ai juste voulu faire un peu peur pour ne pas voir débarquer ici de querelles de clocher à part ça je ne voudrais empecher personne de s'exprimer ici
Les pertes en charge sont du au frottement du fluide contre le tube, peu importe qu'il soit vertical ou horizontal.
Le tirage dépend donc des perte en charge mais pas l'inverse.

les fabricants doivent certainement filer ce genre de doc au pros...?

cordialement

[ririmason]

Messages suivants déplacés à partir de cette discussion



Cette éternelle ritournelle de la masse qui n'est pas importante...Sans masse comment voulez vous accumuler de la chaleur? N'oubliez pas que c'est la chaleur continue qui charge les murs qui à leur tour participent au chauffage. C'est la masse et l'inertie de celle ci qui stabilise les t°. C'est la masse qui permet en avant et en arrière saison de faire un feu tous les 2 ou 3 jours et de ne pas avoir trop chaud. C'est la masse qui permet d'avoir des t° de surfaces relativement basses et donc des grandes longueurs d'ondes très bien acceptées par notre corps.

Il est vraiment temps de définir une fois pour toute ce qu'est une poele de MASSE, sinon comme je l'ai déja dit, bientôt on fera passer un Godin Colonial avec 2 pierres dedans comme un PDM.

[invite5dae0499]

pas content LE riri!
il faut quand meme avouer que Lutopiste n'a pas tors dans ses propos.

[LutopiSTe]

dés qu'on prononce le mot masse, riri s'enroue
c'est un peu comme pour Gaston Lagaffe, à chaque foi qu'on dit "travail", il éternue

Cette éternelle ritournelle de la masse qui n'est pas importante...Sans masse comment voulez vous accumuler de la chaleur? N'oubliez pas que c'est la chaleur continue qui charge les murs qui à leur tour participent au chauffage. C'est la masse et l'inertie de celle ci qui stabilise les t°. C'est la masse qui permet en avant et en arrière saison de faire un feu tous les 2 ou 3 jours et de ne pas avoir trop chaud.

on est bien d'accord avec ça Riri, c'est avant tout valable pour la maison elle même, et au prix de la tonne de pdm, je pense qu'il vaut mieux alourdir la maison

C'est la masse qui permet d'avoir des t° de surfaces relativement basses et donc des grandes longueurs d'ondes très bien acceptées par notre corps.

ça c'est pas scientifique par contre, le décalage de fréquence est très faible dans la plage d'utilisation 300-400°K, voir graph là

cordialement

[chataxe]

L’Utopiste, tu n’aurais pas la version avec sous-titres ?

Riri, moi je dirais que la masse permet d’avoir de l’inertie mais en corrélation avec la surface extérieure du poêle et la conception du poêle.
A+

[chataxe]

Bonsoir
J'ai juste voulu faire un peu peur pour ne pas voir débarquer ici de querelles de clocher à part ça je ne voudrais empecher personne de s'exprimer ici
Les pertes en charge sont du au frottement du fluide contre le tube, peu importe qu'il soit vertical ou horizontal.
Le tirage dépend donc des perte en charge mais pas l'inverse.

les fabricants doivent certainement filer ce genre de doc au pros...?

cordialement

Bonsoir,
Non, ce que demande les constructeurs de poêles, chaudière… c’est une dépression et plus le conduit est long plus la dépression est importante.
Pour le diamètre on prend celui de la buse avec éventuellement 1 diamètre de différence si il y a des contrainte de passage ou conduit existants.
Pour info j’ais oublier de faire la recherche
A+

[LutopiSTe]

La blague vaseuse du début je la sous-titre pas, j'ai toujours été nul en blague

Il y a une chose à laquelle il faut penser quand on raisonne en terme de rayonnement, c'est que toutes les température se comptent en kelvin. Si la température de surface d'un poêle est de 70°C ou de 50°C, on a l'impression d'une grande différence, mais en kelvin ça donne 343 et 323°K, du coup ça ne décale pas le spectre de rayonnement de Planck de grand chose, la répartition des longueurs d'onde sera à peu près la même.
Un corps ne rayonne pas que dans une longueur d'onde, mais dans une gamme, un spectre. Une différence de température de 20 ou 30° ne changera quasiment pas la "composition" de ce spectre. Tu n'as qu'à imaginer sur l'abaque les courbes 323 et 353°K, elles se confondraient presque.

Pour la masse je dis simplement que ce n'est pas un critère de choix pertinent. Dans une maison bien isolée, les pertes sont faibles, donc la puissance nécéssaire pour les équilibrer l'est tout autant, pas besoin que le poêle stocke des centaines de kWh. Même si la maison est relativement légère, un PdM comme le cha peut tout à fait assurer deux jours de chauffe dans ces conditions.
tout ça pour dire que, après l'isolation, il vaut mieux consacrer de l'argent à alourdir sa maison qu'à alourdir son poêle.

[Philou67]

Longueur d'onde, OK, mais pour le confort "humain", une température de surface inférieure à 80°C est plus agréable qu'au delà. La différence de température par rapport au corps humain est moins importante, la chaleur moins "intense".

Pour le dimensionnement, il est plus pertinent scientifiquement parlant de mesurer en surface d'émission... ce qui signifie, quelque part, en masse (pas dans un rapport linéaire, mais tout de même en relation). Non ?

[LutopiSTe]

Oui
Mais on peut très bien imaginer deux PdM de masse identique, l'un d'entre eux est isolé, entre cœur et habillage par 10mm de laine céramique , leur comportement sera radicalement différent.
Le premier aura un rapide pic de puissance de 3kW, le deuxième étirera longuement sa courbe avec un max à 1.2kW par exemple....La masse n'est donc pas le critère le pus important, trop réducteur, elle ne définie pas suffisamment le comportement du poêle.

[Philou67]

Il me semble, mais je peux me tromper, que la plupart des poêles de masse double peau sont équipés de laine céramique, justement pour ajuster la puissance restituée en fonction du matériau (notamment pour la stéatite, à cause de sa grande diffusivité).

Donc selon moi, les fabricants font en sorte (de part la conception du poêle) que sa masse (ou sa surface de diffusion, si l'on veut) soit une donnée principale dans le dimensionnement.

Par ailleurs, il me semble qu'il est préférable d'avoir une bonne répartition de la chaleur dans la masse plutôt qu'une répartition déséquilibrée. Ajouter trop d'isolant entre le coeur et l'habillage pour pallier à un défaut de conception (diffusion trop rapide de la chaleur) créée des différences de températures importantes en le cœur et l'habillage ce qui n'est pas forcément bon mécaniquement (dillatation ?), ni thermiquement (le cœur étant plus chaud, les pertes par le conduit seront plus importantes). Qu'en penses-tu ?

PS : j'ai l'impression que cette discussion sur le fonctionnement des PDM aurait plutôt sa place ici. Déplacement effectué

[chataxe]

Bonjour,
+1 pour le changement de fil, car cela ne fait pas avancer le problème de MSTAF

Pour le dimensionnement, il est plus pertinent scientifiquement parlant de mesurer en surface d'émission... ce qui signifie, quelque part, en masse (pas dans un rapport linéaire, mais tout de même en relation). Non ?

Oui sous condition de rester dans le même type de PDM, car le Cha et le N80 on la même masse mais le cha fait environ la moitie du N80 en surface.

Les laines utilisées dans les stéatites sont des laines de roche.
Dans certain cas je me demande si elles ne sont pas la uniquement pour garantir un jeu minimal (dilatation ?) car avec la laine souple de 10mm on voit au travers.
Par contre certaines parties du poêle sont plus fortement isolé (20mm de laine incompressible) comme a l’arrière et d’autre endroit, on remarque clairement que c’est pour limiter la diffusion de chaleur a ces endroits ou pour garder la chaleur comme pour le four.


La différence entre °C et °K, ce n’est pas aussi la même chose que entre km et année lumière ?
Paris – Pekin à pied, en année lumière c’est tout petit mais pour la paire de baquette c’est énorme
A+

[Philou67]

La différence entre °C et °K, ce n’est pas aussi la même chose que entre km et année lumière ?

Ca n'a rien à voir : ce n'est pas un coefficient multiplicateur qui s'applique, mais un biais. Le 0 K correspond à -273,15°C, et 1K d'écart de température correspond à 1°C d'écart de température.
C'est l'origine du référentiel des températures qui diffère, pas le facteur d'échelle (pour les °F, c'est les deux).

[chataxe]

Bonjour,
Merci Philou, donc c’est uniquement le 0 qui a pris comme base le 0 absolu et non le point de congélation de l’eau.
Mais à 273°K tu gèles alors qu’à 323°K tu surchauffe.
Donc même si en °K cela ne représente pas un gros écart, pour les être biologique c’est non négligeable
A+

[ririmason]

bjr,

Je reviens encore avec la masse. Depuis 2 jours mon PDM est en fonctionnement ( 2 petits feux de 10kg ) et c'est le bonheur. Ma t° de surface est de +-36° et le living est à 22°. La chaleur est tellement douce qu'elle est pratiquement imperceptible et elle n'induit aucunne sensation d'étouffement. Ce n'est que lorsqu'on s'adosse au PDM que l'on ressent les bienfaits du rayonnement. Pour moi c'est ca le vrai confort. Dans une maison encore mieux isolée, on devrait pouvoir avoir un PDM basse t° ( 37° ) tout le temps. Quel bonheur!

[chataxe]

Bonjour,

Mais qu’est-que vous avez tous à allumer le chauffage, les apports solaire devraient encore suffire

Pour l’Utopiste,
j’ai trouvé quelques formules de perte de charge sur un vieux mémento, mais pas convaincu que ce soit spécifique aux fumées, je pense que c’est plus destiné au chauffage air ou à la ventilation.
Par contre j’ais des tableaux sur les rapports entre diamètre/hauteur/puissance appareil/tirage, mais rien d’extraordinaire, plus c’est haut plus il y a de tirage et plus l’appareil est puissant plus le diamètre sera gros.
Si tu en veux un copie donne mois ton courriel en MP
A+

[ririmason]

Bonjour,

Mais qu’est-que vous avez tous à allumer le chauffage, les apports solaire devraient encore suffire

L'expérience glanée au fil des ans m'a appris que dans le cas d'une maison comme la mienne ( forte inertie ) il est primordial de commencer à charger les murs tôt. Ainsi, les feux d'aujourd'hui ne sont pas une dépense mais un investissement. Une fois les murs bien chargés, je traverse l'hiver sans souci. Ce que brule maintenant, c'est beaucoup de kilos de bois économisés pendant l'hiver. Je suis à un rythme d'un feux tous les 2 jours pour l'instant.

[chataxe]

Bonjour,
Allé Riri, avoues c’est uniquement pour te faire plaisir.
A+

[Linn]

Ben ma maison à moi n'a que très peu d'inertie et on n'a pas encore allumé le poêle. C'est pourtant pas l'envie qui manque...

[ririmason]

Mais non chataxe t'as rien compris. C'est sur que ca fait du bien de remettre la bestiole en route mais la c'est pour du vrai, ma saison est partie pour les raisons indiquées plus haut. Il est plus facile ( et plus économique ) de maintenir un mur épais chaud que de le réchauffer une fois refroidi.

[marchand de poil]

ma saison est partie pour les raisons indiquées plus haut. Il est plus facile ( et plus économique ) de maintenir un mur épais chaud que de le réchauffer une fois refroidi.

Bonjour Riri, bonjour tout le monde,

Pas beaucoup de temps en ce moment pour suivre tous ces fils qui se dédoublent, se mélangent et s'interfèrent à qui mieux mieux !

Nous ne sommes effectivement pas tous égaux en terme de besoins de chauffage. Je fais des petits feux ponctuellement depuis 15 jours déja !

Si j'ai bien compris (n’hésitez pas à rectifier ou à compléter si je me trompe), votre configuration est très particulière :

-Poêle de 3,5 tonnes ou 5,5 tonnes selon que vous tenez compte du poids du mur d’adossement,
-Bâti avec des matériaux à faible conductivité thermique (cf la température du foyer qui reste très élevée même longtemps après la flambée),
-Maison mitoyenne sur 2 cotés et en briques pleines donc à très forte inertie,
-Faibles apports solaires.

D'autre part, vous avez à la fois adapté votre maison (remplacement de double vitrage très récents par des doubles vitrages faible émissivité + isolation du sous sol + isolation de la toiture en liège).
Comme vous le spécifiez, vous avez également adapté au cours des années votre façon d’utiliser votre poêle en anticipant de plusieurs jours les variations extérieures de la température.

Vous en êtes super content, bravo, je le suis aussi pour vous.

Même si nous ne sommes pas toujours d’accord, j’ai confiance en votre sincérité et votre honnêteté et je fais appel à votre objectivité :

Quels inconvénients, même mineurs à vos yeux, voyez vous à une telle configuration ?

Salutations

Hélène Marchand

[florisound]

Bon jour a tous,

RIRI semble accorder beaucoup d’importance à la température de surface du poêle, qu’il souhaite la plus faible possible et la plus constante sur 24 H .
De ce fait, et je pense qu’il a raison il limite l’allure de la température en dent de scie de son poêle et de l’intérieur de sa maison .
Ce qui lui procure bien entendu son confort thermique par la restitution quasi constante du flux de ces calories emmagasiné.

En régime établit extérieur comme intérieur ce la me parait être la meilleur solution.

Par contre si le régime extérieur ou intérieur change un coup de froid dehors sans soleil ou une fête type raclette party a 20 personnes, le pétrolier devient dur a manœuvrer. !!

Bien que : un ex soit une maison de 100m² avec environ 360 tonnes de béton ou autre. Le poêle a 2t a 500deg et de l’autre le bâtiment a 360t .
Il vient que si l’on mélange le poêle chaud au bâtiment a 20 deg instantanément l’élévation des 360t sera de (500*2t)360 = 2.7 deg c’est peu somme toute.

Mais c’est exactement ce que constate RIRI si il doit chauffer sa maison froide il lui faut un temps très très long car les calories ne sortent pas vite du cœur…
Par contre en régime établit , c’ est Byzance…

JC

[Philou67]

Donc même si en °K cela ne représente pas un gros écart, pour les être biologique c’est non négligeable
A+

Il ne s'agissait pas de dire que la température ressentie était identique, mais que les longueurs d'ondes à ces températures n'étaient pas significativement différentes. En application de la loi du déplacement de Wien, les longueurs d'ondes entre 20 et 100°C varierait de 10µm à 7,7µm, ceci à comparer avec le spectre des infrarouges qui va de 100µm à 745nm...