Chauffer de l'eau qui passe dans un tuyau...

[Titou16]

Bonjour,

Ma question va peut être vous paraitre simple mais ça l'est pas pour moi. Je voudrais savoir s'il est possible de calculer (grosses mailles) la température de l'eau qui sortirait d'un tuyau en considérant les conditions suivantes :

Un tuyau en cuivre de 5 m de long de Ø inter 10mm et d'épaisseur 1mm baignant dans une atmosphère gazeuse en mouvement à une température de 700°C, dans lequel arrive à une extrémité de l'eau à 30°C, et qui met 25 seconde pour parcourir le tuyau.


Si certains peuvent me donner la réponse ou m'indiquer comment la calculer ce serait vraiment sympa.

Merci d'avance.

Titou
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[invite2313209787891133]

Bonjour

Ca dépend surtout de la vitesse et la nature de cette atmosphère gazeuse; tu peux nous en dire plus à ce sujet ?

[Titou16]

Bonjour

Ca dépend surtout de la vitesse et la nature de cette atmosphère gazeuse; tu peux nous en dire plus à ce sujet ?

Oui. Il s'agit de fumée de combustion de bois. En fait je veux fabriquer un échangeur pour mettre dans mon poêle et je cherche comment le dimensionner. En ce qui concerne les fumées, j'ai pas de chiffre mais j'ai pu constater qu'elles allaient relativement vite juste au dessus du feu. Je pense qu'on peut estimer raisonnablement que le courant d'air chaud doit au moins se déplacer à 3m/s minimum dans la zone où sera implanté l'échangeur.

[invite2313209787891133]

C'est typiquement le genre de truc très difficile à estimer...

Ici l'échange sera fortement conditionné par la proportion de vapeur d'eau dans la fumée, bien plus que la température elle même. Il faudrait donc connaitre le pourcentage d'humidité du bois.

C'est une évidence, mais il faut aussi connaitre la puissance du foyer.

Il faut aussi savoir que l'échangeur va se couvrir assez rapidement de bistre, ce qui va diminuer l'échange.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Titou16]

L'appareil fait 11 KW.

En y réfléchissant je me demandais si le rayonnement du foyer n'aurait pas plus d'influence sur la hausse de température dans le tuyau que la convection dues aux fumées auquel cas ça devient en effet beaucoup trop complexe (pour moi en tout cas).

J'ai déjà conçu un échangeur en acier pour un autre poêle de 9 KW il y a quelques années. Il fonctionnait pas mal tant que la puissance totale des radiateurs auxquels il était raccordé n'excédait pas environ 6,5 KW à 60°C. Je m'empresse de préciser que la température des radiateurs étant le plus souvent comprise entre 40 et 45°C la puissance recuillie par cet échangeur estt bien moindre. Sa conception n'est pas très efficace dans le sens où les circuits d'eau internes ne sont pas équilibrés entre eux et qu'il présente un volume interne trop important. J'aurais du le construire moins épais.

Maintenant que la puissance totale des radiateurs (toujours à 60°C) à doublé il ne suit plus. D'où l'idée d'en fabriquer un plus performant. Mais comme tu l'as dis ce n'est pas simple.

L'humidité dans le bois est très importante en effet je l'ai constaté. Théoriquement le bois de chauffage tourne autour de 15% d'humidité quand il est bon à brûler.

Pour le bistrage tu as raison ça aussi je l'ai constaté. C'est pourquoi il faut que l'échangeur soit aisément démontable pour nettoyage, mais ça c'est une autre partie de l'étude bien plus facile à résoudre.

[f6bes]

Bjr Titou,
J'ai mis un échangeur à eau dans ma cheminée.
En fait il sert de "grille" sur laquelle repose le bois en combustion.
Il est en acier.
Attention au cuivre (si meme montage) car il va recuire et se déformer.
De plus l'épaisseur du cuivre est généralement faible (1mm).
C'est donc PLUS la chaleur des braises en contact direct avec le récupérateur qui chauffe
l'eau de celui çi.
Plus il sera épais plus il aura d'inertie dans les deux sens (mise en température et refroidissement)

La récupération de chaleur du aux convections "fumées" et ,il me semble, insignifiante.

Cela fait 30 ans qu'il fonctionne comme cela.
J'en arrive à chauffer la maison qu'avec cela (faut pas -5 dehors !)

Bonnes fétes

[Titou16]

Bonjour f6bes,

Merci. Joyeux Noel à toi aussi.

J'ai pas utilisé le cuivre pour mon premier échangeur par crainte qu'il recuise en effet. Mais en réalité il n'en est rien. Tant qu'il y a de l'eau dedans il ne peut pas recuire.

Mettre l'echangeur au contact des braises c'est certes plus efficace d'un point de vue transmission de chaleur au fluide caloporteur, mais ça éteint le feu par refroidissement de celle ci. Faut donc être toujours après pour l'alimenter. Et puis faut que l'échangeur soit costaud car il doit supporter les efforts mécaniques sur lui (poids des buches, et coups de tisonnier). Pour finir on ne récupère pas la chaleur des fumées d'où un bon moins bon rendement. C'est pourquoi j'ai préféré choisir la solution de l'echangeur au dessus du foyer (qui n'est pas sans inconvénients non plus je te l'accorde). J'ai un copain qui à fait le même système que le tiens.

Pour la convection tu as raison elle ne doit pas chauffer beaucoup. C'est plus le rayonnement qui chauffe l'eau qui circule dans l'echangeur.


Titou

[triall]

Bonjour, moi j'ai carrément mis un radiateur en fonte au fond de ma cheminée, incliné vers l'avant la flamme y passe au travers .Il est relié à 2 radiateurs plus hauts, et un vase d'expansion , l'eau circule naturellement. Ca fonctionne pas mal , ça me chauffe 2 radiateurs(limite ébulition quelquefois , cause absence de pompe ) .Cela fait 20ans que le système fonctionne .Pour les fumées, il faut essayer de mettre le plus de longueur de tuyau d'évacuation possible, ça échange directement avec la pièce : j'ai mis par exemple 3 tuyaux de 20 cm de diamètre sur 1 m de longueur (impossible de faire plus chez moi ), qui finissent par un 3 en 1 ... Pour les poêles, il existe des espèces de dérivation qui rallonge la surface totale d'échange. Enfin, très important , si l'on veut avoir un bon rendement de tout ça, faire venir de l'air du dehors , qui va directement alimenter le foyer (on parle de cheminée dans une pièce, n'est ce pas ?) .Pas d'appel d'air qui refroidissent la maison, ainsi.
Je crois donc que pour les fumées, il est plus judicieux , pour des tas de raisons(ramonage par exemple) de récupérer la chaleur "par frottement "contre les tuyaux d'évacuation .Mettre la récupération par circulation d'eau le plus près du foyer..
Cordialement

[f6bes]

, mais ça éteint le feu par refroidissement de celle ci. Faut donc être toujours après pour l'alimenter. Et puis faut que l'échangeur soit costaud car il doit supporter les efforts mécaniques sur lui (poids des buches, et coups de tisonnier). Pour finir on ne récupère pas la chaleur des fumées d'où un bon moins bon rendement. C'est pourquoi j'ai préféré choisir la solution de l'echangeur au dessus du foyer (qui n'est pas sans inconvénients non plus je te l'accorde).

Bjr Titou,
J'ai jamais vu mon feu etre "éteint" par la présence du fluide caloporteur dans les tuyaux !
En fait l'échangeur comporte une partie horizontale "foyer" et une partie verticale en fond de cheminée (léchage par les flammmes).
Il doit effectivement etre "costaud" pour supporter la mise en place des buches (on pose pas "délicatement" généralement!).
J'en arrive avce ce systéme à chauffer ENTIEREMENT la maison (120m2) 7 radiateurs.
Bonne journée

[Titou16]

Bonjour fe6bes,

J'ai jamais vu mon feu etre "éteint" par la présence du fluide caloporteur dans les tuyaux !

La raison pour laquelle je disais ça est que le feu a besoin pour s'alimenter, de comburant, de carburant et de chaleur. Et un système qui prélève un grand nombre de calories dans une des ressources principales du foyer risque de le faire s'éteindre. C'est ce qui se passe dans le système qu'un de mes copains à bricolé comme je le disais plus haut. Après tout dépend des proportions. Si l'échangeur est proportionné à la puissance du foyer pourquoi pas. Et c'est vrai que ça comporte pas mal d'avantages, notamment de s'affranchir des soucis de condensation et de bistrage. Je tenterais bien de partir sur cette piste, mais la difficulté c'est de définir le nombre de tuyaux, leur section, le nombre de circuit, la longueur totale de tuyau...

Pourrais tu me décrire ton système plus en détails? Nombre et diamètre inter des tuyaux. Distance entre chaque tuyau et longueur totale des tuyaux qui composent ton échangeur. As tu plusieurs circuits en parallèle? Et aussi quelle température obtiens tu en sortie?

Titou

[f6bes]

Pourrais tu me décrire ton système plus en détails? Nombre et diamètre inter des tuyaux. Distance entre chaque tuyau et longueur totale des tuyaux qui composent ton échangeur. As tu plusieurs circuits en parallèle? Et aussi quelle température obtiens tu en sortie?

Titou

Bjr à toi, Vaut mieux des photos:
Les "cotes": tubes diam 25mm environ (10 tubes)
Tubes "collecteurs": 50mm environ (arrivée/départ)
Largeur de l'ensemble: 50cms
Profondeur: 30 cms
Partie verticale (arriére):55 cms
Retour (partie inclinée sur l'avant de la partie arriére) environ 15 cm

La température de sortie ne veux rien dire: ça dépends du "feu" que tu fais , de la "consommation" des calories par les "radiateurs" (ou autres..).
J'arrive à avoir 50/55 ° aux radiateurs (on "résiste" diificielment à plus de 50°main posée sur radiateur= mesure "pifométrique")

Prévoir IMPERATIVEMENT une soupape de sécurité au plus prés du foyer.
A+

[Titou16]

Merci pour ces précisions.

Belle installation. Je vois que tu es parti sur tuyau Ø25. Moi j'étais parti sur du tuyau Ø13 inter dans la conception ci dessous. Du coup je me demande à la lumière de ton expérience si ça risque pas de vaporiser. C'est pas évident de le savoir à l'avance. Va p'têt falloir que je revois ma conception. Mais la difficulté que j'ai c'est que j'ai moins de place que toi. Tout doit rentrer dans un supra altima 105.



Ne serait ce pas un régulateur de température en bas à droite de ta cheminée?

Sur mon système actuel, j'ai un omron e5c qui pilote le circulateur. en fonction de la température de l'eau dans l'échangeur. Sur le nouveau je pense que je vais installer un module logique type siemens logo qui pilotera à la fois le circulateur et une vanne 4 voies motorisée afin d'essayer de garder une température d'alimentation des radiateurs la plus constante possible malgré la variation d'allure inévitable du foyer.

[invite2313209787891133]

Bonjour

J'avais mal compris ta question; je pensais que tu voulais récupérer l'énergie des fumées (comme le fait une chaudière à condensation).

Si tu veux simplement chauffer de l'eau dans le foyer la puissance communiquée au bouilleur va dépendre de la géométrie du foyer et du bouilleur. L'énergie sera principalement cédée par rayonnement.

Il est fortement déconseillé d'utiliser du cuivre; celui ne va bien sur pas fondre, ni subir un recuit, mais il va se corroder rapidement.
Les bouilleurs dans les poêles du commerce sont en acier (ils sont plats et disposés sur le haut du foyer); si tu en as la possibilité il serait intéressant d'utiliser de l'inox.

En ce qui concerne la régulation autant dire qu'elle est illusoire; il faudrait pouvoir contrôler la puissance de chauffe, et avec ce type de chauffage ce n'est pas évident.
Il faudra prévoir un vase d'expansion, qui permet aussi d'éviter les surpressions (une soupape n'est pas nécessaire) et faire l'appoint d'eau.

[f6bes]

[QUOTE=Titou16;2743340]

Ne serait ce pas un régulateur de température en bas à droite de ta cheminée?

/QUOTE]

Bjr à toi,
Ce que tu vois à droite (petit point rouge) au bas (sous) le foyer, c'est l'interrupteur et son voyant rouge du circulateur.
Fut un temps j'avais un thermostat DANS le tube d'eau chaude. Il étais réglé à 35°/45°.
Donc fonctionnement automatique du circulateur.
Suite à fuite et à réparation , je ne l'ai pas remis en place.
Mise en service "manuelle". Faut surtout pas oublié !!
J'envisage de remettre un thermostat, mais seulement dans l'enceinte du foyer.
Ce sera plus simple à mettre en place.
Je réglerais simplment le point de consigne plus bas 30°de façon à tenir compte de la différence de température entre L'INTERIEUR du récupérateur (exposé au feu) et la température (air) de l'enceinte de la cheminée.

A+

[f6bes]

Il est fortement déconseillé d'utiliser du cuivre; celui ne va bien sur pas fondre, ni subir un recuit, mais il va se corroder rapidement.

Il faudra prévoir un vase d'expansion, qui permet aussi d'éviter les surpressions (une soupape n'est pas nécessaire) et faire l'appoint d'eau.

Bjr Dudulle,
Pour le cuivre t'as bien raison: suffit de voir ce qui se passe lorsqu'on soude et que l'on insiste un peu trop lors du soudage de tuve cuivre.

Pour la SOUPAPE c'est nécessaire, MEME avec un vase d'EXPANSION.
Par expérience, je PEUX le confirmer.
Si par mégarde le circulateur à un probléme, ça monte TRES fort en pression et meme un vase d'expansion (bien qu'OUVERT) n'a pas fait grand chose.
Le vase en question étant dans les combles, au plus haut de l'installation.

Un vase FERMEE ne pourra qu'absorber qu'une FAIBLE variation de pression.
Ces vases (fermée)n'étant prévu que pour compenser de faible différence.

Bonne journée

[f6bes]

Sur le nouveau je pense que je vais installer un module logique type siemens logo qui pilotera à la fois le circulateur et une vanne 4 voies motorisée afin d'essayer de garder une température d'alimentation des radiateurs la plus constante possible malgré la variation d'allure inévitable du foyer.

Remoi,
Comme tu ne régule rien au point de vue puissance de chauffe, autant laisser tourner ton circulateur.
Si tu veux réguler tes radiateurs, cela veut dire qu'arrivé à une certaine température tu "coupes" leur "alimentation". Que se passe t il dans ton ciruit si l'eau ne circule plus !
Ca va faire drole du coté du récupérateur !

Laisse tourner en permanence ton circulateur .
A la limite tu le thermostates avec la chaleur de ton foyer.
Si foyer éteins= circulateur arrété.
Moins c'est compliqué, moins tu cours de risque d'incident.
Si t'as de l'eau qui circule en permanence, tu n'auras jamais de surchauffe.

A+

[invite2313209787891133]

Pour la SOUPAPE c'est nécessaire, MEME avec un vase d'EXPANSION.
Par expérience, je PEUX le confirmer.
Si par mégarde le circulateur à un probléme, ça monte TRES fort en pression et meme un vase d'expansion (bien qu'OUVERT) n'a pas fait grand chose.

Bonjour

J'ai vu plusieurs installations de ce type qui fonctionnaient sans soupape: La conduite de départ d'eau chaude possède un "dégazage" qui entre dans le vase d'expansion qui est ouvert à l'atmosphère; une arrivée d'eau froide avec un robinet permet de refaire le niveau dans le vase (il est équipé d'un tube de niveau en verre), et un trop plein évacue à l'égout; avec un schéma ce serait peut être plus clair.

Si l'eau entre entre en ébullition la vapeur entre dans le vase; ça fait un drôle de boucan, mais si ça ne dure pas trop longtemps ça ne pose pas de problème.

[Titou16]

Salut,

Pour répondre à f6bes :

L'action sur la vanne 4 voies je la voyais plutôt pour protéger l'installation. C'est à dire envoyer le maximum d'eau froide dans l'échangeur lorsque celui ci monterait trop haut en température. Ceci dit tu as raison plus c'est simple moins y a de complications. Mais le circulateur manuel c'est un peu dangereux non? Comme tu dis faut pas oublier. Moi ma sonde elle touche en fait le tuyau de sortie à l'arrière du poêle. Elle n'est pas directement en contact avec l'eau. Mais ça marche très bien. Le circulateur démarre passé les 40°C.

J'ai changé ma conception, je suis passé à 8 tubes de chauffe en acier de dimension 15/21 de 80 cms de long chacun et formant deux circuits parallèles.

Pour répondre à Dudulle :

Effectivement au départ je voulais récuperer la chaleur des fumées. Mais f6bes m'a convaincu de l'interêt de passer dans les braises. Du moins d'un point de vu capacité de récupération de chaleur. J'ai toujours cette crainte que ça ne nuise à l'autonomie du foyer mais bon on verra bien, faut bien tenter pour savoir.
Le type de bouilleur dont tu parles, c'est ce que j'ai fait dans mon poêle (photos). J'ai deux appareils de chauffage au bois chez moi, un supra dont on a parlé et un poêle de marque espagnole en tôle que j'ai déjà modifié il a quelques années. Mais l'ennui de ce genre de système c'est que ça perd de l'efficacité à cause du bistrage et que ça ne suffit pas pour alimenter mon chauffage central depuis que je l'ai agrandi. Pour info je rénove une vieille fermette et j'agrandis le chauffage centrale en même temps que je refais les pièces.

[invite2313209787891133]

Je ne pense pas qu'un système tel que celui de f6bes nuise à la qualité du foyer, par contre je ne pense pas non plus que tu récupérera plus d'énergie qu'avec un bouilleur placé au dessus des flammes.

Un récupérateur sur les fumées récupérera encore moins d'énergie, le but est plutôt de gagner quelques % sur le rendement.

[f6bes]

Bonjour

J'ai vu plusieurs installations de ce type qui fonctionnaient sans soupape: La conduite de départ d'eau chaude possède un "dégazage" qui entre dans le vase d'expansion qui est ouvert à l'atmosphère; une arrivée d'eau froide avec un robinet permet de refaire le niveau dans le vase (il est équipé d'un tube de niveau en verre), et un trop plein évacue à l'égout; avec un schéma ce serait peut être plus clair.

Si l'eau entre entre en ébullition la vapeur entre dans le vase; ça fait un drôle de boucan, mais si ça ne dure pas trop longtemps ça ne pose pas de problème.

Bjr Dudulle,
Le hic c'est de savoir ou se situe le vase d'expansion.
Le mien est dans les combles (RdC+1étage+comble), donc loin du point de chauffe en longueur de tuyauterie.
Il m'est arrivé une paire de fois d'oublier le circulateur, la soupape à proximité du point de chauffe à fait son office . Ca à du monter en pression tout de meme, malgré "vase ouvert" et là ça vaporise. Moment délicat à la remise en "circulation"!
A+

[Mayapi]

Salut, je me pose quelques questions au sujet des échangeurs de chaleur à eau.

j'ai un poele de 14kw Deville avec lequelle je voudrais raccorder un plancher chauffant en per sur circulateur .

Ma question est : l'échangeur le plus efficace serait il a la place du pare flamme ( léchage des flammes quand il yen a , c'est a dire pas toujours ) ou direct a la place des grilles au dessus du bac a cendre ( contact direct avec les braises en permanence ) ??

Les échangeurs à serpentins inox sur le conduit de fumée sont ils vraiment efficaces ou dérisoires ?

Le tout sera raccorder a un ballon Ecs pour stocker un peu et controler la temperature , au cas ou cela monte trop je vais prevoir un bypass eau froide peut etre sur l'echangeur .