Comment remplir efficacement sa baignoire d'eau chaude ?

[invite62aa2b1f]

Bonjour,

il y a quelques mois de cela, nous avons eu une panne électrique sur la VMC rendant la chaudière inutilisable pendant plusieurs jours . Pour pouvoir nous laver, nous avons donc fait à l'ancienne : en faisant bouillir de l'eau pour remplir petit à petit la baignoire.

Comme c'était long et fastidieux, j'ai cherché la méthode la moins consommatrice en temps et en énergie. Le problème principal était :

- Vaut-il mieux porter l'eau jusqu'à ébullition avant de la mélanger avec de l'eau froide ? Ou bien porter l'eau jusqu'à la température souhaitée ?"


Il y a bien entendu de nombreux éléments qui rentrent en compte, par exemple, une partie de l'eau était chauffée dans une petite bouilloire électrique (assez rapide), une autre dans une grosse cocote minute scellée (assez long), et dans différentes casseroles. De plus, la baignoire était très froide, ce qui faisait que les premiers bouilloires d'eau bouillante se refroidissaient et s'évaporaient très vite.

D'une manière empirique, avec l'appuie d'un thermomètre et d'un chronomètre , j'en ai donc déduit que la bonne méthode consistait tout d'abord à remplir la baignoire avec quelques litres d'eau tiède, et ensuite jeter dans cette eau tiède les lites d'eau bouillante nécessaire pour obtenir la température désirée.

Toutefois, je serais curieux de connaitre le point de vue théorique, abstraction faite de la baignoire et des différents méthodes de chauffe. Globalement, pensez vous qu'il vaut mieux porter l'eau à ébullition avant de la mélanger avec de l'eau froide, ou bien qu'il vaut mieux porter l'ensemble de l'eau souhaité à la température voulue ?

Par exemple, l'augmentation de la température de l'eau est elle arithmétique ou géométrique ? J'imagine que si la progression est géométrique, il vaut mieux la porter à ébullition.

Bref, je serais curieux de connaitre vos avis.
-----

[invite7d411dcd]

Bonjour !

Cette question me plait beaucoup ! Qu'appelles tu efficacement pour commencer ? La rapidité avec laquelle tu vas atteindre la température optimale pour pouvoir te laver ? Perdre le moins d'énergie ? Que veux tu dire exactement quand tu parles d'augmentation arithmétique ou géométrique de la température de l'eau ?

Bref, dis nous tout !

[invite62aa2b1f]

Oui, cette question m'obsède depuis des mois ^^

En fait, j'aimerais déjà une réponse en dehors des contraintes contingentes, et donc de la notion d'efficacité.

Est-ce que l'eau augmente en température façon régulière ou exponentielle ?

SI la température de l'eau augmente de façon régulière (genre: +1° à chaque seconde), il me semble que cela revient au même quelque soit la méthode choisie. Mais peut-être faut-il prendre en compte le fait que refroidir l'eau consomme moins d'énergie que la réchauffer ?
En revanche, si elle augmente de façon exponentielle (genre +0,1° à chaque seconde au début, puis +1° à chaque seconde sur la fin ), j'imagine qu'il vaut mieux porter l'eau à ébullition.

Mais je ne sais pas, j'aurais aimé vos avis, et surtout, j'aurais aimé voir les différentes manières scientifiques d'aborder le problème.


Sinon, pour nous, l'efficacité c'était surtout la rapidité.

[invite7d411dcd]

Donc, soit un certain volume d'eau dans une bouilloire. Cette bouilloire est en fait une grosse résistance chauffante qui trempe dans ton eau. Si je considère la capacité calorifique volumique de l'eau Cv qui est constante, je peux écrire que l'énergie U nécessaire pour chauffer l'eau de ma bouilloire de DT degrés est U = Cv.V.DT, où V est le volume de l'eau à chauffer.
Si ton résistor a une puissance constante et que ton récipient est assez adiabatique (c'est à dire qu'il ne laisse pas trop fuir la chaleur, un peu comme un thermos), alors tu chauffe tout le temps à la même vitesse.

Du coup, bah, c'est pareil en fait... Toi, tu vas gagner du temps en portant l'eau à ébullition parce que tu auras moins d'aller retours jusqu'à la baignoire !

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je fais deux suppositions :
- vous voulez avoir un volume donné d’eau à une température choisie pour votre bain.
- Votre source de chauffage fournit une puissance constante. (C’est le cas des résistances électriques et des chauffe-eau à gaz).
Dans ce cas, l’énergie fournie à l’eau sera la même quelque soit la façon de chauffer. Donc, pour une puissance donnée, le temps de chauffe sera indépendant de la méthode de chauffe. Mais les pertes d’énergie seront proportionnelles à la température de l’eau pendant le chauffage.
Donc, pour moi, on aura un peu moins de pertes si on chauffe la totalité de l’eau, au lieu de chauffer moins à plus haute température. Car la température moyenne pendant le chauffage sera plus faible.
Mais si la baignoire n’avait pas de pertes (ni la surface de l’eau), l’énergie serait la même pour toutes les façons de chauffer.
Au revoir.

[erff]

Bonjour,
Supposons que tu disposes d'une source de puissance P0 (genre 1kW) constante qui est ta source de chaleur pour chauffer l'eau, et que tu veuilles chauffer un volume d'eau V, allant de la température froidre Tf (genre 10°), à la température chaude Tc (genre 30°)

Niveau 0 : on suppose qu'il n'y AUCUNE pertes (on idéalise), pas d'évaporation etc...
Dans ce cas la qté d'énergie à apporter est indépendante du "chemin suivi", et donc la quantité d'énergie à apporter, quelle que soit la méthode est Cp*V*(Tc-Tf) où Cp est la capacité calorifique volumique de l'eau... donc à puissance constante, la durée pour arriver à cela est toujours de Cp*V*(Tc-Tf)/P0 ...
--> Avec ce niveau de modélisation, c'est pareil (temps/efficacité).

Suggestion pour affiner le modèle :
La seule façon de discriminer les méthodes est de posséder un modèle de pertes de chaleur lors du chauffage ... il en existe plusieurs, tu peux par exemple considérer des pertes de puissance en K*(Tin-Text) (Newton) ... Avec ce niveau de modélisation je pense qu'on montre qu'il est meilleur de tout chauffer d'un coup à Tc ... Maintenant si tu considères que tu es obligé de faire cela en plusieurs fois (volume de la casserole limité), c'est sûr ça va changer des choses, car durant l'attente, la baignoire va se refroidir avec des pertes en K2*(Teau-Text)... donc évidemment, si K2 est vraiment très grand devant K1 (ce qui doit être le cas), il vaut mieux faire très vite, et donc privilégier le chauffage à Tmax d'un petit volume au lieu de chauffer un gros volume à Tc... D'un autre côté, on augmente les pertes par rayonnement en chauffant un petit volume à une T élevée...

[Boumako]

Bonjour

Impossible de répondre à cette question sans déterminer certains paramètres. Si la baignoire est suffisamment petite pour pouvoir chauffer assez d'eau bouillante de façon à obtenir la température voulue en une seule fois alors cette solution est préférable, ensuite tout dépend des volumes, de la durée du transport etc.

[invite62aa2b1f]

et bien merci pour toutes ces réponses, c'est intéressant.

donc, dans des conditions idéales, abstraction faite de la baignoire et des pertes d'énergies des méthodes de chauffe, chauffer le volume d'eau souhaité pour arriver à la température voulue ou mélanger un volume d'eau bouillante à un volume d'eau froide revient au même ?

[Boumako]

Si il n'y avait pas de pertes cela reviendrait au même effectivement, mais en pratique les pertes sont loin d'être négligeables.

[invite21348749873]

Bonjour
Pour ameliorer l'efficacité du remplissage, il est important également de veiller à bien fermer la bonde.
Bien des remplissages échouent en raison de l'inobservation de cette élementaire précaution.

[invite62aa2b1f]

bon, après relecture à tête reposée, le concept qui me manquait est celui apporté par erff de "capacité calorifique volumique"

http://fr.wikipedia.org/wiki/Capacit...ique_volumique

La capacité thermique volumique de l'eau est de 4 200 kJ⋅m-3⋅K-1.
Il s'agit d'une valeur intensive, qui ne varie ni en fonction du volume d'eau, ni de la température de l'eau. Pour un volume d'eau donnée, il faudra toujours la même quantité d'énergie pour chauffer ce volume de 1°, qu'il soit à 20° ou à 90°.

Donc, en théorie, dans des conditions idéal, cela revient au même quelle que soit la méthode choisie.

Par contre, en pratique, étant donné les pertes à de nombreux endroits du processus, il vaut mieux éviter de porter l'eau à sa température maximale.

Pour ce qui est de la remarque rigolote de Arcole, j'ajouterais plus sérieusement que le fait de fermer la porte de la salle de bain et de tirer le rideau de douche permet de réduire considérablement la vitesse à laquelle l'eau refroidit.

Dernière remarque : on pourrait croire "instinctivement" que la vitesse à laquelle l'eau change de température suit une courbe de gausse (très lent au début, puis de plus en plus rapide, puis de plus en plus lent). En fait, cela vient de la confusion entre chaleur ressentie et température. D'un point de vue psychophysique, on arrive plus facilement à faire la différence entre une eau à 25° et une eau à 30°, qu'entre une eau à 5° et une eau à 10°, ou encore qu'une eau à 50° et une eau à 55°. Voir la loi de Weber-Fechner :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Weber-Fechner

S=k * log(I)

où S est la sensation perçue, I l'intensité du stimulus, et k une constante (qui varie en fonction du sens considéré).

[triall]

Bonjour, j'ajouterais, que si l'eau du robinet est froide , on peut déverser cette eau froide dans la baignoire et attendre qu'elle se réchauffe avec la température de la salle de bain , pour les plus "radins" comme moi, qui en cas de panne du chauffe-eau utilisent le seau d'eau , très économe !