Calorifuger des cuves en fer

[inviteaae50168]

Bonjour,

Nous sommes artisans et nous utilisons des cuves en fer que nous souhaitons calorifuger, ainsi que les tuyaux reliant ces cuves.

Nos cuves font 3mm d'épaisseur et ont chacune une capacité pouvant aller de 1m3 à 4m3.
Nous aimerions que les liquides qui stagnent à l'intérieur des cuves se maintiennent à 60°C minimum pendant 24h minimum.

Nous envisageons d'entourer les cuves de laine de verre, puis d'ajouter une couche de plâtre.

Est-ce un bon choix ? Quels sont les principes et techniques à connaitre pour réaliser un calorifuge efficace ?
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[herakles]

il faut choisir les panneaux spéciaux à lamelles ou fibres perpendiculaires au plan du panneau= ils se cintrent plus facilement
les fabricants disposent souvent de notices de mise en oeuvre
la couche de plâtre+fibre de verre ou tissu est un procédé courant

Pour maintenir à 60°C 24h minimum , il vous faudrait 30 à 40 cm de laine de verre hautes performances empilées en plusieurs couches ...

[invite594cc180]

Bonjour
Alors a première vue la laine de verre avec du platre ca va poser problème. Ce dernier ne tiendra dessus sauf en cas de plaque rigides de LDV mais avec ces dernières vous ne pourrez pas isoler comme vous voulez (et oui c'est rigide)
La meilleure solution pour ce type d'isolation reste le PU (polyuréthane), qui a l'avantage sous forme "liquide" de faire ce qu'on veux , et sous forme solide d'être travaillé et surtout de tenir les enduits et le platre (ca n'empêche pas de mettre un treilli pour le platre)

Vu que vous êtes artisan (et vu les cuves a faire) je vous conseil d'investir dans un projeteur de PU (et pas acheter des bombes individuelle) mais surtout de créer une zone de travail a part , aérée (de facon controlé) et aussi de travailler avec les protections nécessaires (masque, tenue....)
De plus vu les objectifs d'isolation que vous souhaité pour vos cuves le PU reste la meilleure solution......Par contre il y a rien d'écologique......
Juste une question : vous compter les mettre a l'extérieur?

Bonne journée

[invitea521ab49]

Bonjour,

dans l'industrie, on isole beaucoup avec de la laine de verre grillagée. (les réacteurs, les colonnes à distiller..)c'est de la laine de verre assez souple, qui donc epouse bien les équipement rond. C'est du calorifuge.Par dessus, on met une plaque d'alu, mais dans votre cas, peut etre que le grillage pourrait suffir pour faire tenir le platre.

[A voir en vidéo sur Futura]

[herakles]

avec ce produit par exemple :
http://www.isover.fr/doc/catalogue/1115.html

[inviteaae50168]

Merci à tous pour vos réponses.

Pour ce qui concerne la tenu du plâtre, nous avons une solution : nous moulons une coque sur mesure et donc après nous les posons comme de simples panneaux. Par contre, au delà du rôle de support, quel est l'intérêt du plâtre sur le plan strictement thermique ?

Juste une question : vous compter les mettre a l'extérieur?

Non, elles seront à température ambiante à l'intérieur du local d'activité.

De plus vu les objectifs d'isolation que vous souhaité pour vos cuves le PU reste la meilleure solution......Par contre il y a rien d'écologique......

Dans la mesure du possible (= technique et économique), nous aimerions la solution la plus ecolo quitte à perdre un peu en performance.

Pour maintenir à 60°C 24h minimum , il vous faudrait 30 à 40 cm de laine de verre hautes performances empilées en plusieurs couches ...

Pourrais-tu me donner le principe de calcul ?(éventuellement simplifié car je ne suis pas mathématicien)

Comme le disait fred 42, j'ai déjà vu une installation de chaudière industrielle composée de 3 cuves d'environ 30m3 chacune, lesquelles sont calorifugées avec de la laine minérale (si je me souviens bien, de la laine de roche d'une épaisseur d'environ 5 cm bien tassée) tenue par un simple grillage (pas de plaque d'alu).
Ces cuves étaient à l'intérieur du local tandis que la part des tuyaux situés en extérieur étaient effectivement toujours recouverte d'une fine tôle de fer et/ou feuille de plastique. Cette installation qui a encore belle allure a environ 30 ans et servait à chauffer de l'eau pour réchauffer des hectares de serres.

Est-il envisageable/préférable de récupérer la laine minérale grillagée de ces grosses cuves de chaudière pour fabriquer nos calorifuges ?

Concernant la solution Isover proposée par herakles, je vais regarder cela de plus près pour essayer d'avoir une idée du prix.

En tout cas, nous possédons déjà quelques rouleaux d'isolant acoustique et thermique Isover laine de verre + feuille d'alu : "FEUTRE TENDU ALU BLANC".
Épaisseur : 80 mm
Lambda λ : 0,040 W/(m.K)
Rd m2 : 2,00 K/W
Ce genre de produit conviendrait-il à nos besoins ?

D'autre questions plus générales qui me permettront de mieux comprendre les formules de calcul et les principes :
Faut-il compresser la laine ou bien au contraire lui laisser toute son épaisseur pour que l'air contenu joue son rôle d'isolant ?
Faut-il mettre plusieurs couches ?
Comment calculer tout ça en fonction de paramètres variables (température, temps, etc.) ?

[herakles]

Pourrais-tu me donner le principe de calcul ?(éventuellement simplifié car je ne suis pas mathématicien)

on calcule la surface de déperdition :
ex pour un réservoir de 4m3 hauteur; environ 4m => surface paroi vericale= 4* 1.15*3.1416 = 14,45m2
diamètre environ 1.15 m ou 1m2 pour le fond et le haut de la cuve

au total 14.45 + 1 + 1 = 16.45 m2 de surface de déperdition

Liquide à 60°C , température atelier 20°C (pour simplifier ) , delta T = 40°C

Sans isolation , la cuve va perdre de la chaleur avec un R très faible , juste limité par la résistance thermique de la couche d'air superficielle léchant l'acier de la cuve : r= 0.13 + R de l'acier 0.1

soit une déperdition de 1/0.23= 4.35 watts par m2 et par °C d'écart

le deltaT est de 40°C = 174 watts par m2 * la surface de la cuve=
174 * 16.45m2 = 2 861 watts de déperdition grosso modo (ca peut être plus ou moins : en air calme ou air venté , paroi froide devant , etc..)

il faudrait une résistance plongeante de 3000W pour maintenir les 4m3 à 60°C durant 24H ..(je suppose que c'est à base d'eau ?)

Rajoutons un isolant genre 20cms laine de roche ou LDV avec un lambda de 0.04

le R de la paroi de la cuve passe alors à 5 ( 0.20/0.04) + le R de la cuve = 0.23
total 5.23 ,
déperditions : (1/5.23)W/m2/°C * surf 16.45m2 * 40°C = 126 Watts (au lieu de 2861 watts

Avec 30cms ( R=7.5) :
1/7.5 * 16.45 * 40°C = 88 watts..

la capacité thermique du liquide contenu (4m3) étant grosso modo de
4m3 * 1163 Wh /°C = 4 652 Wh , c'est à dire que pour un degré de baisse , la quantité de chaleur perdue est de 4652 Wh.

Avec 125 watts de déperditions - à 15% près - la cuve perdrait environ 0.08°C~0.1°C par heure , 2.4°C ~ 3°C en 24H sans aucun appoint de chauffage

J'espère que Yves35 me corrigera ; lui qui a l'habitude des cuves isolées

Pour "simplifier", je n'ai pas parlé de la diminution de la vitesse de refroidissement de la cuve , puisque l'écart de T° diminue avec le temps .

[inviteb53e2f2d]

Elles ont quelle forme ces cuves? Y'a-t-il des passages de gaines à prévoir à travers l'isolant?

Car une solution très simple et assez économique serait de fabriquer une ossature parallélépipédique (un cube à 5 faces quoi) autour de la cuve (tasseaux, rail alu,...), plaquer tout ça d'OSB ou de fermacell en soignant l'étanchéité, et insuffler de la ouate dans le coffre ainsi réalisé.

[inviteaae50168]

Merci bcp herakles, je vais préparer un petit tableur basé sur ta formule pour pouvoir ajuster les variables.

@ KroM67.
Nous avons 2 cuves cylindriques (1,10 m de diamètre) de 1200 l.
Les autres seront parallélépipédiques, d'environ 1*1*2 et 1*1*3 (en mètre).
Quand tu parles d'insuffler de la ouate, tu penses à un produit ou un procédé particulier ?

[inviteaae50168]

PS: Pour chaque thermoplongeur (résistance électrique dans la cuve), nous tirerons une gaine tout droit vers la sortie à travers le calorifuge.

[inviteb53e2f2d]

Oui, de la ouate de cellulose. On en parle pas mal sur le forum (cherche avec "insufflation" ou "cellulose")

C'est pour faire quoi au fait, du Cognac en contrebande?

[inviteaae50168]

C'est pour chauffer de l'huile (Capacité thermique massique ≈ 2200).

[inviteaae50168]

J'ai du mal avec le passage suivant:

la capacité thermique du liquide contenu (4m3) étant grosso modo de
4m3 * 1163 Wh /°C = 4 652 Wh , c'est à dire que pour un degré de baisse , la quantité de chaleur perdue est de 4652 Wh.

D'où vient la valeur 1163 Wh/°C ?

[herakles]

D'où vient la valeur 1163 Wh/°C ?

c'est la capacité thermique de l'EAU : 1m3 d'eau = 1164Wh/m3/°C à 10°C que j'ai pris comme liquide pour l'exemple choisi de la cue de 4M3

autrement dit il faudrait une résistance de 1164W plongée dans une cuve de 1M d'eau pour que sa température grimpe de 1°C

(Capacité thermique massique ≈ 2200).

une capacité thermique massique s'exprime toujours avec une unité : Wh ou Joules (anciennement kilocalories /kg/m3°C ..)
Laquelle as-tu prise pour ta formule?

L'huile a une chaleur massique comprise entre 0.40 à 0.48 Kcal/kg/°C
(soit environ 1.465 Wh/kg/°C )

ne connaissant pas la densité de votre huile , je n'ai pas fait la conversion en
Wh/m3/°C .. mais elle doit être plutôt inférieure à celle de l'eau .

[inviteaae50168]

La valeur est exprimée en J·kg-1·K-1, comme ici : http://fr.wikipedia.org/wiki/Capacit...mique_massique

[herakles]

on y lit que l'huile a moitié moins de capacité thermique que l'eau à 10°C (environ 2000~2200 contre 4186 )

les chauffagistes et les thermiciens du bâtiment préférent s'exprimer en wh/m3/°C

1m3 d'huile a donc une capacité thermique d'environ 550#600 wh/m3/°C , donc refroidissement un peu plus rapide dans la cuve .

[inviteaae50168]

Oui, c'est plus rapide à chauffer, mais ça se refroidit plus vite.
Je pense avoir bien compris tes explications et les principes en jeu. Je suis donc en train de préparer un tableur qui me permettra d'y voir + clair pour le choix des matériaux. Encore merci.
Je vais d'ailleurs chercher le lambda de la ouate de cellulose dont a parlé KroM67.
Sinon, concernant les rouleaux de laine de verre Isover, faut-il la compresser ? (je suppose que non).

[herakles]

bien sûr que non...

ca me rappelle un de mes copains ayant acheté de la LDV de 20cms , pour la comprimer à mort entre des chevrons de hauteur 10cm ...Bien entendu je lui ai remonté les bretelles !

[inviteaae50168]

bien sûr que non...

ca me rappelle un de mes copains ayant acheté de la LDV de 20cms , pour la comprimer à mort entre des chevrons de hauteur 10cm ...Bien entendu je lui ai remonté les bretelles !

Au passage, je suis en train de galérer pour comprendre comment convertir les J·kg-1·K-1 en wh/m3/°C .
J'ai trouvé ceci : http://forums.futura-sciences.com/ph...-koem-2-a.html , donc je devrais y arriver mais si tu es encore dans le coin je veux bien ton aide.

Pour l'instant, je trouve 2000 J/kg.K = 1620 Wh/m3/°C (avec une densité de 0,9)

[inviteaae50168]

Pour l'instant, je trouve 2000 J/kg.K = 1620 Wh/m3/°C (avec une densité de 0,9)

Ou peut-être 500

[inviteaae50168]

Il me faudrait le détail de ce calcul :

Avec 125 watts de déperditions - à 15% près - la cuve perdrait environ 0.08°C~0.1°C par heure , 2.4°C ~ 3°C en 24H sans aucun appoint de chauffage

Je pensais devoir faire une règle de 3 pour trouver la perte en degré, mais j'obtiens un résultat différent : 126/4651=0,03
Et comment intégrer la marge d'erreur ?

[inviteaae50168]

Good afternoon everybody

J'ai besoin d'encore un petit peu d'aide pour terminer les formules de mon tableur. En fait pour calculer la perte en °C par heure et par jour.

Si on reprend l'exemple précédent donné par herakles (avec l'eau), une perte de 4652 Wh correspond à 1°C de moins. Donc je me suis dis que je pouvais trouver la perte de température par heure à l'aide d'un simple tableau de proportionnalité :

4652 pour 1
126 pour 0,03

Seulement dans son exemple herakles trouve entre 0,08 et 0,1 °C/h.

J'en déduis que je n'ai pas la bonne méthode, ou au minimum, que je n'ai pas compris comment intégrer la marge d'erreur.

Merci pour votre aide

[herakles]

peut-être m'étais je gouré en oubliant le Volume d'eau de la cuve

je suis parti de cette formule :

V(m3) * C.Th * Delta T = Q ( wh)

où : V est le volume d'eau en M3
C.Th , la capacité thermique de l'eau , ici 1164wh/m3°C
Delta T , la différence de température en degrés
Q la quantité de chaleur gagnée ou perdue en watts-heures

Pour 1°C de variation en température du volume d'eau = 4 * 1164 * 1°C = 4656 Wh

Inversement , le delta T doit certainement se calculer comme suit =

Delta T = Q / ( M3 * C.Th )

soit 125 W / (4 * 1164) = 0.026 °C ce qui te donne raison avec ta valeur de 0.03°C

j'avais oublié la capacité de la cuve , ca donnait :
125 / 1164 = 0.1°C

Mea culpa .... errare humanum est ...

[inviteaae50168]

Un grand merci pour ton exemple détaillé et tes explications qui m'ont permis de résoudre mes problèmes et découvrir un peu le domaine de l'isolation.

[yves35]

bonjour,

pour l'isolation des cuves , tout est dit sur ce lien sur la manière de faire:
http://www.jenni.ch/pdf/Mode%20d%27e...7isolation.pdf

Pour l'épaisseur d'isolant jusqu'a 2000 l 20 cm c'est bien . . Un petit plus est d'utiliser de la laine de verre (ou autre) avec à l'extérieur une couche en alu (pour réduire les pertes par radiation). Dans ce cas on laisse l'alu visible et non recouvert sinon cela ne sert à rien.Une autre manière de finition est de mettre autour une bache plastique .

Si vous avez des canalisations qui entrent ou sortent de vos réservoirs ,elles doivent partir vers le bas sur 40 cm environ , cette portion ne doit pas etre isolée ensuite vous isolez les canalisations normalement (= 30 mm)voir cette discussion;
http://forums.futura-sciences.com/ha...rmosiphon.html

en espérant que tout baigne

yves

[inviteaae50168]

en espérant que tout baigne

... dans l'huile

Merci Yves pour le lien je vais me jeter dessus !