calcul de la vitesse de refroidissement de l'air

[invitec8586779]

Bonjour,

je me permets de poster car j'ai un souci pour calculer la longueur d'un puit canadien (de l'air chaud aspiré de l'extérieur sera introduit à l'intérieur d'un logement après avoir circulé par un tube enterré (donc refroidi).

Ma question est de savoir comment calculer la longueur de ce même tube pour que l'air qui y entre ait le temps de prendre la température du sol avant d'en sortir? il existe surement une formule, mais je ne la trouve pas.

Selon toutes logiques, ce qui entrera en jeu sera:
1- la quantité d'energie à échanger entre l'air et le sol, en calories (je connais la tº extérieure de l'air et du sol, mais ne sais pas comment la convertir en calories),
2- la vitesse de transmission des calories/ unité de surface du tube (cm2), qui sera surement fonction de la conductivité termique du tube (je connais la conductivité)

les points 1 et 2 pour déterminer le temps nécessaire pour l'échange thermique

3- la vitesse de circulation de l'air dans le tube(connue): pour transformer le temps de l'échange thermique en longueur de tube.


Merci si vous pouviez m'aider car je tourne en rond depuis déjà un certain temps....

PS: j'ai lu que plus le diamètre du tube est important et plus l'air à tendance à circuler par le centre, ce qui réduit la surface d'échange. Comment intégrer cette donnée ds le calcul?
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[invitec8586779]

Bonjour,

bon, je m'auto réponds partiellement car je pense avoir bien avancé.....

1- calcul du flux thermique à travers du tube par unité de surface: F= (tº sol-tº air)/ (resistance à a conduction+résistance à la convection)

avec résistance à a la conduction= épaisseur/ conductivité et résistance à la convection= 1/(5,55* vitesse élevée à la puissance 0.8)
dans mon cas:
tº sol 18
tº air 35
vitesse 2,5 m/s
R conduccion=e/lambda= 0,031
R conveccion= 0,086567527

flux thermique -144,5977513

2- calcul de la quantité de chaleur (Q) échangée par unité de temps= flux x surface de contact

dans mon cas:

diamètre du tube 0,6m, vitesse 2,5m/s donc surface de contact= 4,71,
donc Q=-681,0554087

3- calcul de la variation de temperature provoquée par l'échange de chaleur: = Q/(1,2*volume)

dans mon cas:

volume (1s)= 0,7065, donc variation de temperature=-803,3208407....donc gros problème...une idée d'où serait l'erreur? merci

[invite2313209787891133]

Bonjour

En fait il faut favoriser une grande vitesse de passage pour améliorer l'échange, mais pas trop pour limiter les pertes de charges (qui augmentent le cout de la ventilation).
Par ailleurs l'échange est limité coté sol également, par exemple un sol sableux a un coefficient superficiel de l'ordre de 5 à 7, tandis qu'un sol argileux tourne aux alentours de 3 à 5.
De plus il faut être conscient qu'un puits canadien pompe de la chaleur (ou en cède) au sol, et cette énergie doit bien venir (ou partir) de quelque part. Ainsi en été le sol va rapidement se réchauffer autour de la conduite.
Pour te donner des valeurs de repère on prend une vitesse de 1 à 2m/s pour rafraichir la journée en été. La nuit on peut monter jusqu'à 5m/s.
Le diamètre est à adapter en fonction du débit d'air nécessaire (en principe 1 volume de ta maison par heure environ). La longueur doit se situer entre 30 et 50m.

[invitec8586779]

Bonjour et merci pour ta réponse.

En fait le problème et un peu plus compliqué que le cas classique (volume réduit y habituellemnt bien isolé, necessitant un débit réduit, d'où l'usage d'un diamètre de tube réduit variant de 20 à 30 cm et une longueur réduite de tubes. Effectivement dans ce cas de figure les tubes font entre 40-50m, suffisant pour que l'air se refroidisse, car au-delà leur efficacité marginale se réduit rapidement et les pertes de charge augmentent). Le cas classique est le puit pour une maison unifamiliale et pour lequel il se commercialise déjà des kit déjà dimensionnés.

Mon cas est différent, il n'existe pas de kits déjà dimensionnés à cause du volume, d'où la nécessité de tout calculer. Il sagit de refroidir au maximum en été (36ºc) un bâtiment agricole de 1700 m3 contre les 400 m3 d'une maison individuelle... Et comme le bàtiment n'est pas isolé il faut en plus surdimensionner (3 renouvellement/heur) le débit pour compenser ce manque d'isolation. (juste 1 cm de poliurethane au plafond...=inutile).

A cause du coût le plafond ne pourra pas être isoler d'ici 2-3 ans. Le débit me condamne donc à un diamètre de 60 cm. (très gros pour un puit)

Ce débit important signifie que la masse d'air déplacée ds le tube est plus importante que dans le cas d'une maison, et elle devra donc rester plus longtemps ds ce même tube pour avoir le temps de se refroidir. La vitesse étant déjà conditionnée par le débit (je l'ai fixé à 2,5 m/s), et fixe le diamètre. Il reste donc que la solution d'allonger le tube...

D'où le besoin de calculer théoriquement cette longueur sachant qu'elle ne peux pas excéder les 100 m (pallier du flux thermique).


Concernant les différentes conductivités selon le type de sol, il est vrai que cela joue, mais un document de l'ademe semble indiquer son influence serait marginale...et dans tous les cas là dessus je ne peux rien faire (ya ce qui y a...).


Ce qui me preoccupe surtout c'est le réchauffement progressif du sol autour des tubes par échange de température que tu mentionnes très justement...je ne l'avais pas pris en considération. Et vu le débit, le sol va en "bouffer" de calories....

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitec8586779]

bonjour,

personne ne sait?