problème concrèt sur le chauffage par rayonnement

[mitch488323]

bonjour,
j'ai un problème concrèt : je viens d'installer une cheminée, mais elle ne chauffe pas terrible et je voudrais comprendre pourquoi!

marque : ruegg ; type de foyer méga ( pour ceux qui veulent voir à quoi çà ressemble allez sur le site "ruegg")
la partie du foyer qui rayonne dans la pièce est essentiellement composée d'une vitre arrondie

mon hypothèse:

la température du foyer est de 400° -500° C environ en fonctionnement, donc la majorité du rayonnement est de l'infra_rouge à cette température ! non?

si j'ai bien bien compris, les vitrages coupent le rayonnement infra_rouge et laisse passer le visible!

donc très peu de rayonnement "direct" du foyer, seule la vitre se réchauffe et rayonne elle même dans la pièce!?

Or j'ai mesuré avec un thermomètre à contact la température de la vitre, l'équilibre se fait vers 80°

sachant que la puissance du rayonnement est facteur de la Température exponentiel 4, normal que l'on reçoit beaucoup beaucoup plus de chaleur porte ouverte!

est ce qu'il existe un verre qui résiste à la chaleur et laisse passé la infra_rouge?

pourquoi les foyers en fonte (en général) rayonne beaucoup plus que ce foyer en acier recouvert d'une "chamotte" dans le fond? L'émissivité de la fonte, est-elle supérieure à de la chamotte ou plutôt que la fonte est de couleur noir !?

comment calculer la puissance de rayonnement de la vitre à une température de 80° et fonction de la surface?

autre question

à la différence, le rayonnement solaire est principalement dans le visible, donc dans des régions comme la bretagne_normandie ( pas excéssivement chaud en l'été) , il semble peut interréssant de mettre un vitrage à faible émissivité sur les maisons!?
Cà permettrait de récupérer pas mal de chauffage par rayonnement solaire "visible" en hiver (ce rayonnement passe que dans un sens, puisque la maison (elle ne rayonne qu'en infra rouge :température "faible" : 20°),
il suffit seulement de mettre un store en été.
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[LPFR]

Bonjour.
Correction: le rayonnement solaire est surtout dans l'infrarouge et très peu dans le visible.

Et oui, les cheminées sont très jolies, mais très peu efficaces. Déjà à l'époque des romains, on chauffait les thermes en faisant passer les gaz de combustion sous le sol. Et on a inventé, le chauffage central pour les mêmes raisons.
Il y a des dispositifs qui font circuler de l'air dans des tuyaux dans le foyer. Et cet air vient et ressort de la pièce que l'on chauffe. C'est beaucoup moins beau mais beaucoup plus efficace.
Au revoir.

[mbochud]

Bonjour,

Fonte ou acier, la peinture haute température qui les couvre a de toute façon la même émissivité (de l’ordre de 0,95). Peut- être que l’avantage de la fonte se situe au niveau de sa meilleure tenue en dilatation.
Dans les foyers ouverts, au moyen âge on faisait le feu plus en avant quand on voulait chauffer les aliments sans trop chauffer la pièce (été) , et plus en arrière,(collé au mur du fond) quand on voulait plutôt chauffer la pièce. En effet le mur très chaud rayonnait alors plus.

[calculair]

bonjour,

si ta vitre est froide, il y a 2 raisons possibles

1) Elle est transparente aux infrarouges et donc sa temperature ne s'elève pas.
Le rayonnement la traverse avec des pertes faibles.

A l'equilibre thermique ta vitre rayonne la même energie qu'elle à absorbée.

2) Une grande partie des la chaleur produite par la combustion s'echappe avec les gaz de combustion. Il faut donc tenter de recuperer ces calories qui s'echappent en fumée. Je pense que la forme du foyer doit intervenir pour une bonne partie pour capter et renvoyer vers la piece ces calories. Les gaz qui s'echappent doivent evidemment être le plus froid possible.

[A voir en vidéo sur Futura]

[mitch488323]

mbochud : le fond du foyer , c'est de la chamotte (couleur claire au niveau des flammes et recouvert de "suit" autrement (donc moins rayonnent que la fonte!

calculair : la vitre rayonne la même nergie qu'elle absorde, la différence d'un foyer ouvert , c'est qu'elle rayonne des 2 côtés!
la moitié "retourne "vers le foyer, et comme çà ne sort pas beaucoup dans la pièce (bouches d'air chaud + rayonnement du foyer) il n'y aqu'une seule solution, c'est le conduit de fumée!!

[sitalgo]

B'soir,

Recorrection : le rayonnement solaire est de 55% IR, 42% visible, 3% UV.
L'IR solaire va de 0,8 à 2µm pour des valeurs significatives, L'IR ambiant (air, sol, végétation) tourne autour de 5µm.

Une vitre est une bonne chose, sans cela une cheminée est une pompe à air. Dans ce système l'alimentation est prise sur l'air extérieur mais si tu ouvres la vitre le plus court chemin sera de prendre l'air de la pièce.

Vu que le fabricant à l'air sérieux, il n'ont probablement pas mis n'importe quelle qualité de verre. Si les caractéristiques sont les mêmes que du verre "solaire", il est transparent au moins jusqu'à 2µm. Si le foyer émet de la lumière, même qu'avec des braises, il émet aussi du haut IR qui va donc passer à travers la vitre.
Il n'y a en fait que le taux de réflexion côté foyer et d'absorption qui limitent la transmission.

Par contre le rayonnement des parois qui est au mieux dans du moyen IR mais plutôt dans du bas IR va rester dans la cheminée (en partie transmis aux murs par conduction).
Cela dit, je pense qu'on est gagnant en choisissant la vitre.

Il manque au système un échangeur pour récupérer de l'énergie, tu peux peut-être bricoler quelque chose en ajoutant des ailettes au conduit.

Tu peux aussi récupérer de la chaleur en fin de feu. Il faut évacuer les braises (monoxyde et dioxyde de carbone), ouvrir la vitre, fermer l'arrivée d'air et boucher la sortie. Ça évite que l'air chauffé par les parois continue à s'évacuer par le conduit alors que ça peut chauffer la pièce.

Quant au fond du foyer, le mieux serait d'avoir une surface parfaitement réfléchissante qui envoie tout direct dans la pièce au lieu d'un truc noir qui sert de stockage intermédiaire.

[mitch488323]

bonjour sitalgo,


merci de t'interresser à mon problème:

voilà ce qui me permet de dire que ma vitre ne laisse pas passer le rayonnenement

rappelons que la température du foyer est autour de 400° _500° max

or la longueur d'ondes à cette température est autour de 5 (um) PS :je n'arrive pas ce symbole)

regarde ce lien: il nous donne dans la longueur onde on se trouve en fonction de la T° de "chauffe!
http://media4.obspm.fr/public/AMC/bb...oir/index.html

et comme le vitrage transparent ne laisse pas passer les IR, il s'échauffe, il transmet une partie vers la pièce et l'autre vers le foyer (qui logiquement monte en tempéture jusqu'a l'équilibre de T°

est tu d'accord avec moi, ou je zaps qqch!!!?

[mitch488323]

je t'ai remis un message sur le forum!

merci

[sitalgo]

et comme le vitrage transparent ne laisse pas passer les IR, il s'échauffe, il transmet une partie vers la pièce et l'autre vers le foyer (qui logiquement monte en tempéture jusqu'a l'équilibre de T°

Le vitrage n'absorbe pas cet IR, il le réfléchit. Peut-être y a-t'il quand même une partie transmise par le dioptre côté feu, auquel cas il y aurait absorption par la vitre d'une fraction de la partie transmise.
Je pense que si la vitre absorbait cet IR elle serait encore plus chaude.

[mitch488323]

il refléchit mais uniquement côté foyer alors, puisque devant le feu (porte ouverte = très forte sensation de chaleur) et (porte fermé)= peu de chaleur!!?

conclusion la vitre ne laisse pas passer!!?

en revanche, sur certains insert en fonte, la sensation de chaleur est forte, même derrière une vitre!!

moi j'ai une vitre "arrondi" à 180°, il y a forcement des pertes! mais de là à ce que çà ne chauffe pas!?

[mitch488323]

B'soir,
Si les caractéristiques sont les mêmes que du verre "solaire", il est transparent au moins jusqu'à 2µm. Si le foyer émet de la lumière, même qu'avec des braises, il émet aussi du haut IR qui va donc passer à travers la vitre.
.

Je ne comprends pas très bien! si le vitrage comme tu dis est transparent jusqu'à 2 um, un foyer qui emet à 700° (exemples : des braises) : à cette température IR se situe vers 5 um!!? ( voir le p'tit lien d'une de mes réponses précédentes )

est ce que je me trompes?

[sitalgo]

Je ne comprends pas très bien! si le vitrage comme tu dis est transparent jusqu'à 2 um, un foyer qui emet à 700° (exemples : des braises) : à cette température IR se situe vers 5 um!!?

Je voulais dire jusqu'à 2µm en partant du visible, de longueur d'onde plus courte.

Je suppose que le verre est épais, il doit faire perdre au moins 15%.

J'ai supposé que c'était du verre "solaire" pour donner une des explications à ce que tu constates. Cela dit il vaudrait mieux du verre plus perméable au bas IR.

il refléchit mais uniquement côté foyer alors,

C'est cela le "dioptre côté feu" est l'interface air/verre côté feu. C'est là que se produit la réflexion, et aussi le dioptre côté pièce qui renvoie dans une moindre mesure du rayonnement vers la vitre.

[mitch488323]

il y a qqh de pas clair pour moi ou je dois faire l'amalgame entre plusieurs choses:

vu ce que témoigne cette courbe : http://media4.obspm.fr/public/AMC/bb...oir/index.html

ma cheminée ne rayonne que dans IR (température max des braises 700°) ! est tu d'accord avec moi???

or avec tout ce que j'ai pu recuillir sur les différents sites que j'ai consultés : un vitrage transparent ne laisse passer que le visible et pas les IR ( au dessus de 0.8 um).

J'ai l'impression que tu me dis l'inverse! (que le verre laisse passer" les IR)
as tu un document qui le confirme?

Et encore merci de me repondre avec autant d'attention!






Je suppose que le verre est épais, il doit faire perdre au moins 15%.

J'ai supposé que c'était du verre "solaire" pour donner une des explications à ce que tu constates. Cela dit il vaudrait mieux du verre plus perméable au bas IR.

QUOTE]

[sitalgo]

Le lien ne fonctionne pas, il ne faut pas copier-coller un lien qui contient des points d'abrégé, il faut cliquer du droit et choisir "copier le lien".

S'il y a des braises rougeoyantes, elles émettent de la lumière visible et donc de l'énergie, a fortiori s'il y a des flammes. Tout élément de surface rougeoyant émet plus d'énergie qu'une même surface "éteinte" et donc plus froide.

Je ne sais pas où tu as trouvé qu'un vitrage bloque les IR, tu n'as vraiment pas de chance. Sur Wiki, pour moi c'est bon.
A ma connaissance les verres qui bloquent les IR courts le font par traitement de surface.
Les verres n'ont pas tous la même fenêtre pour la transmission du rayonnement. Il est connu que pour un capteur solaire il ne faut pas utiliser de verre ordinaire riche en oxyde de fer car il est perméable aux IR long. Un bon verre solaire transmet les IR courts et bloque les IR long.

[mitch488323]

je te remet le lien en suivant ton conseilhttp://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/thermo/corpnoir.html

je n'ai pas copier ce lien (j'ai copier le raccourci) désolé je ne suis pas bon en info non plus!!

sinon sous google (j'ai tapé rayonnement du corps noir)

(effectivement dans ma question je m'aperçois que j'ai une partie de la réponse) : royonnement d'un corps noir et non rouyeoyant!

merci

je vais sur wiki par curiosité

[mitch488323]

désolé je suis un peu dur de la feuille, mais j'ai retrouver des documents qui disent que le verre ne laisse pas passer les IR!!


EX /N°1:
Effet de serre et triple vitrage
On dit souvent que l’expression d’effet de serre est fausse parce que , dans une serre, ce qui
est le plus efficace, c’est l’absence de courants d’air, donc d’advection d’air froid.
C’est une vision de puriste généralement bien mal comprise en fait et employée un peu à tort
et à travers.
C’est vrai que si on ouvre la porte d’une serre, la température chute rapidement, en général.
La question ne se pose évidemment pas avec la planète. Il n’est donc pas question de
mouvements d’air, la meilleure analogie est donc, plutôt avec le fonctionnement du double
ou du triple vitrage. En effet, la première exigence que l’on a quand on remplace une fenêtre
par exemple, c’est qu’elle ferme bien et que, donc, on ne sente pas de courants d’air froid en
son voisinage.
Comment fonctionne un double vitrage ?
Puisque la fenêtre ferme bien, les seuls échanges de chaleur possibles se font par
rayonnement. Le verre est totalement opaque au rayonnement infrarouge, il absorbe donc le
rayonnement en provenance de la pièce et émet à son tour. Il faut bien comprendre qu’ici, il
n’y a pas de perte de chaleur directe. Tout se passe en deux étapes :
1 la pièce émet un rayonnement, le verre l’absorbe et donc s’échauffe
2 le verre émet du rayonnement suivant la loi de Stefan cad, P =σT 4



N°2http://web.lmd.jussieu.fr/~jldufres/Exposes/Poster_effet_de_serre.ppt


figure 5

je ne sais pas si tu arriveras à ouvrir ce lien!!?

[sitalgo]

Bon ben j'ai fait qques recherches aussi.

3 types de verres différents, coupures IR à 4, 8 et 16µm.
L'infrarouge commence à moins de 0,8µm.

http://www.rop.cnrs.fr/JNROP_2007/Materiaux_optique_I/J_L_AdamJNROP_2007.pdf

Saint-Gobain, pas n'importe qui.
http://fr.saint-gobain-glass.com/upl...ayonnement.pdf

Au Canada
http://irc.nrc-cnrc.gc.ca/pubs/cbd/cbd060_f.html

Dans ce que tu cites en 1 il y a manifestement amalgame entre infrarouge et infrarouge lointain. Le spectre solaire ne contient que des IR A de 780 à 1400nm, et des IR B de 1400 à 3000nm. Au delà on a les IR C qui t'intéressent. Seuls les vitrages dit athermiques diminuent la transmission des IR A et B.
Pour le 2 je ne lis pas les ppt.

[mitch488323]

Effet de serre
L’énergie solaire entrant dans un local
à travers un vitrage est absorbée par
voilà ce que j'ai trouver d'interressant dans le 2ème document que u m'a envoyer: (c'est un copier coller)



les objets et les parois intérieures qui
en s’échauffant, réémettent un
rayonnement thermique situé
principalement dans l’infrarouge
lointain (supérieur à 5 μm).
Les vitrages, même clairs, sont
pratiquement opaques aux radiations
de longueur d’onde supérieure à 5 μm.
L’énergie solaire entrant par les vitrages
se trouve donc piégée dans le local qui
a tendance à s’échauffer : c’est “l’effet
de serre” que l’on constate, par
exemple, dans une voiture statio

[mitch488323]

de plus : regarde les courbes de ton 3 ème document dans le paragraphe intitulé "transparence"

les courbes montrent bien que le coéfficient de transmittion se casse la figure après 3 (um) de longueur d'ondes.

En plus moi j'ai un verre légèrement teinté, d'autre parteje qui n'arrange pas la chose!!!

d'autre part regarde le spectre solaire et le spectre terreste (courbe N°1 toujours du 3ème document) :

pour moi mon foyer se rapproche plus du spectre terrestre puisque la longueur d'ondes dépend de la température du corps qui emet!!

j'avais mesuré la température en bas du foyer (430°) e même si les braises arrivent à 700°, j'en déduit qu'on se trouve à une longueur d'ondes : 6.5 um à 430° et 4 um à 700°


il faut absolument que tu puisses ouvrir ce document, je pene qu'il peut nous aider à comprendre!

http://www.univ-lemans.fr/enseigneme.../corpnoir.html

[sitalgo]

Je ne vois pas où tu veux en venir. Néanmoins je répète et complète.

Il y a 3 catégories d'IR, A, B, C selon la fréquence.
Je t'indique un document où l'on voit la coupure de transmission selon la qualité du verre. Donc ne ressors pas "Les vitrages, même clairs, sont pratiquement opaques aux radiations de longueur d’onde supérieure à 5 μm", alors qu'un article manifestement plus pointu (et du CNRS) démontre le contraire. Il faut savoir faire la part des choses.

Dans un feu de cheminée on peut avoir des températures dépassant 1000°C avec un feu vif, on est nettement dans l'IR B.
Les braises sont dans l'IR C. Mais à 700°C cela 973K soit 2,9µm, la limite de l'IR B. Je suppose qu'on n'aurait pas mis un verre spécial qui coupe à cette longueur d'onde alors qu'un verre plus ordinaire coupe à une plus grande longueur, donc bonne braise et braise moyenne devrait passer à travers. Enfin, je le suppose.
L'idéal est que tout puisse passer, la vitre ne devant servir qu'à éviter l'aspiration de l'air de la pièce.

Maintenant, il faut te renseigner auprès du fabricant de la cheminée pour connaître la courbe de transmission du vitrage.
Je ne peux pas en dire plus.

[mitch488323]

bon ok, je suis d'accord avec toi : les IR court, il passe (avec un coef inférieur bien entendu à 1)

d'autre part, sur la courbe en fonction de la température, effectivement je gagne 273 ° puisqu'il faut raisonner en kelvin!

en revanche , dans l'hypophèse la plus défavoble ( du verre ordinaire qui ne laisse pas passer au delà de 4.5 um, plus de la moitié du spectre est au delà de 4.5 pour une température de 700 kelvin (427 + 273) (427 : est a peu près la T° la température mesuré sur les pierres refractaires dans le bas du foyer (les plus près du feu) sinon c'est autour de 350 °c au milieu et 270 en haut.

même si les baises sont à 1000 kelvin (çà ne représentation pas une surface majoritaire dans un foyer)

de plus compte tenu du coef de reflexion (car la vitre est arrondie) + le coef de transmission diminué (vitre teinté + on ne peu pas la garder très propre: la fumée créer un dépot)


je comprends un peu mieux pourquoi j'ai l'impression que le rayonnement est divisé par 10 (c'est une image) lorsque la porte est fermée par rapport à une vitre ouverte

d'autre part, la porte est escamotable ( glisse verticalement) et donc non hermétique à l'arrivée d'air(comme certains pôele), même avec l'entrée d'air de combution fermée, j'ai toujours une bonne flamme dans le foyer et aussi un tirage fort que je n'arrive pas suffisament à réduire, et donc le foyer ne monte pas assez en température (si il y a trop d'air qui passe)

si j'arrive réduire un peu cette quantité d'air et à monter plus le foyer en température, je vais reduire la longueur d'ondes des IR et donc chauffer plus par la vitre.

enfin merci de ton m'aide (car je suis "dur de feuille" mais je ne vais pas dire oui si j'ai pas compris !(c'est un principe)

encore merci