Bonjour,
Je voudrais calculer la quantité d'énergie nécessaire pour faire passer le volume d'une pièce de 30m3, d'une température de 10° à 20°.
Pouvez vous m'indiquer comment effectuer ce calcul?
Je ne sais pas du tout par où commencer!
Merci pour votre aide.
Travaillez, prenez de la peine, c'est le fond qui manque le moins.
Bonjour,
Dans une pièce , il y a plusieurs objets capables d'absorber la chaleur.
Tout d'abord l'air, avec le coefficient Cp c'est facile, ensuite il y a le mobilier qui s'y trouve et puis les murs ne sont pas négligeables.
A vous de remplir votre pièce suivant les circonstances.
Comprendre c'est être capable de faire.
Ok, merci pour la réponse.Envoyé par phys4
Je voudrais juste faire un calcul théorique, pour comprendre un peu la thermodynamique.
Je me mélange un peu avec les capacités thermiques, chaleur massique...
Donc on imagine une pièce vide, volume 30m3, température initiale 10° et on veut arriver à 20°.
Merci pour ton aide.
Travaillez, prenez de la peine, c'est le fond qui manque le moins.
Pour un simple exercice sur l'air d'une pièce c'est simple, donnes nous ton résultat, nous verrons bien, je fais ce type de calcul mentalement.
Et je sais aussi, par expérience que cela ne fonctionne pas du tout. Exemple: en cas de canicule j'essaie de refroidir une pièce la nuit, avec un courant d'air d'au moins 1 m3 par seconde, il me suffit de moins d'une minute pour remplacer tout l'air de la pièce. Si je referme après 5 minutes, le thermomètre qui a juste eu de temps de baisser, remonte aussitôt. Il faut que je maintienne un courant d'air d'au moins une demi-heure pour avoir un refroidissement conséquent.
Comprendre c'est être capable de faire.
Si tu ne tiens pas compte de la quantité de chaleur prise par ton récipient (les murs de la pièce, plafond et sol)
Q: quantité de chaleur nécessaire
C : capacité thermique massique (ou encore chaleur massique)
M la masse du produit (ici l'air (29g / M^3)
T2 et T1 température finale et initiale
Q = C x M x (T2 - T1)
ensuite il faudrait prendre en compte les murs, le plafond le sol, les meubles etc...
Ahhhh, Fregoli, tu as coupé l'effet de Phys4 qui ne voulait pas m'expliquer comment on fait ce calcul.
Merci bien, c'est ce que je voulais savoir.
Q est en joules, c'est ça?
Travaillez, prenez de la peine, c'est le fond qui manque le moins.
La difficulté, comme déjà mentionné c'est que les murs totalisent une capacité calorifique bien plus conséquente que l'air de la pièce.
Prenons une pièce de 5 x 5 x 3 m.
Avec une densité de 1,2 kg/m3 ça représente 90 kg d'air. Avec une capacité calorifique spécifique de 1004 J/kg/K ça représente une capacité calorifique de l'air de 90 kJ/K
En imaginant que murs, sol et plafond soient constitues de 20 cm de béton de densité 2200 kg/m3, ça représente 48 tonnes. Avec une capacité calorifique spécifique de 880 J/kg/K ça représente 42600 kJ/K soit 470 fois plus que l'air de la pièce.
Or la transmission de chaleur dans les murs n'est pas instantanée, donc on peut difficilement faire abstraction de la dynamique du phénomène et surtout ça va dépendre de la température de l'autre cote du mur...
Dernière modification par Gilgamesh ; 08/06/2016 à 13h40.
Parcours Etranges
En g/m3 ce n'est pas une masse ... et en plus 29, c'est 29 g/mol et c'est la masse molaire moyenne de l'air !
Et puis M, c'est méga et pas mètre.
"La réalité c'est ce qui reste quand on refuse d'y croire" P.K. Dick
Exactement, dans le mur, il va se former un gradient de température entre l'intérieur et l'extérieur.
Et puis il faut prendre en compte le coefficient d'échange entre l'air et le mur qui est un des trucs les plus compliqués à calculer car il dépend de la vitesse d'air sur le mur et donc de la convection à l'intérieur de la pièce, de l'inclinaison de la paroi, de son émissivité, etc...
En pratique, ce genre de calcul se fait au minimum par simulation dynamique avec un maillage monodimensionnel dans chaque mur.
Bonsoir à tous,
La température extérieure a une très grande influence sur la consommation d'énergie.
Ceux qui comme moi chauffe au gaz de ville peuvent voir sur leur compteur de gaz que la consommation est bien plus importante par 24 h lorsqu'il gèle à -20°C que lorsque la température extérieure est à +10°C.
Une parfaite isolation des murs, sol et fenêtres maintiendra bien mieux la température intérieure en réduisant la consommation d'énergie.
L'isolation n'étant jamais parfaite, petit à petit le sol, murs et plafond finissent par se refroidir de plus en plus si un froid intense se maintient plusieurs jours, en relevant journellement le compteur on peut s'en apercevoir.
Le bas et le haut des murs sont rarement ou souvent très peu isolés et de ce faite le froid pénètre le sol et les murs.
J'ai 5 cm de mousse isolante haute densité au sol sous la chape, mais l'hiver le froid s'installe quand même de plus en plus.
Aujourd'hui je suis pieds nus, et oui ça se réchauffe également
Ps : si je ne me suis pas trop planté, pour les données de Gilgamesh, il faudrait environ 12 kwh
Bonne soirée à tous
Faire tout pour la paix afin que demain soit meilleur pour tous
Pas besoin de simulation pour ça, il existe des corrélations qui donnent de très bonnes approximations.
Le problème ne se résume pas seulement au contenu de la pièce et au murs, il faut également prendre en compte le renouvellement d'air et les sources de chaleur (vitres exposées, appareils en route, habitants).
Pas vraiment d'accord, même les normes existantes sur les temps de relance se basent sur une composition de parois homogène et ne prennent en compte une seule constante de temps pour modéliser l'inertie.
En pratique, j'ai déjà vu des différences jusqu'à un facteur 3 entre la simulation et les méthodes simplifiées.
Oui, bien sûr, et je peux rajouter d'autres paramètres : coefficient d’absorption de l'énergie solaire par les parois intérieures, coefficient de forme pour connaitre les apports solaires qui ressortent par la fenêtre, humidité dans le cas de condensation interne, inertie du mobilier, etc...Le problème ne se résume pas seulement au contenu de la pièce et au murs, il faut également prendre en compte le renouvellement d'air et les sources de chaleur (vitres exposées, appareils en route, habitants).
Hem hem, excusez moi, mais le résultat Q est en joules?
Travaillez, prenez de la peine, c'est le fond qui manque le moins.
Il y a pas une erreur là?
29g/m3 c'est la masse molaire de l'air.
Est ce qu'il faut utiliser la masse molaire ou la masse volumique de l'air?
Travaillez, prenez de la peine, c'est le fond qui manque le moins.
Et qu'est ce qui te dit que ce n'était pas la simu qui était totalement fausse ?
Le problème des simu c'est que pour savoir en faire une correctement il faut déjà plus ou moins connaitre le résultat. Par ailleurs la simu ne donnera jamais les coefficients d'échange superficiels, il faut les rechercher soit même, la modélisation doit être parfaite et il y a de nombreux pièges dans lesquels les novices tombent.
Parallèlement l'approche simplifiée donne toujours de bons ordres de grandeur, à condition également de se placer dans les limites d'application, mais les pièges sont plus évident à déceler.
Bien sur qu'il y a une erreur, 29 c'est la masse molaire de l'air et il y a 44 moles dans 1 m3
Vous pouvez aussi utiliser le coefficient Cp de l'air qui vaut 1004 J par kg et par degré, soit 1300 J par m3 et par degré environ.
Comprendre c'est être capable de faire.
Merci bien.
Donc si par exemple j'ai un volume d'air de 1m3
C = 1004 J/kg.k
M=1 kg environ
t1=0°
t2=100°
Q= C.M.(t2-t1)
Q= 100 Kj environ.
Je suis juste là?
Merci pour votre aide, et votre patience!
Travaillez, prenez de la peine, c'est le fond qui manque le moins.
Oui, l'approximation 1 kg par m3 est très grossière, ce serait plutôt 1,3 kg par m3, ce qui vous donne le coefficient indiqué.
Comprendre c'est être capable de faire.
Le fait que les logiciels de simulation sont calibrés et testés sur des cellules tests voire même des bâtiments entiers instrumentés.
La simulation est difficile car il est facile de commettre des erreurs de saisie, mais de nos jours, on utilise de plus en plus la simulation pour dimensionner les équipements de chauffage et de climatisation des bâtiments au plus juste au lieu d'utiliser la norme 12831 qui est un calcul approché et qui a tendance à largement surdimensionner les installations (ce qui occasionne des surcouts et des mauvais rendements). Des facteurs de 3 ou 4 entre les deux méthodes sont courants.Le problème des simu c'est que pour savoir en faire une correctement il faut déjà plus ou moins connaitre le résultat. Par ailleurs la simu ne donnera jamais les coefficients d'échange superficiels, il faut les rechercher soit même, la modélisation doit être parfaite et il y a de nombreux pièges dans lesquels les novices tombent.
Parallèlement l'approche simplifiée donne toujours de bons ordres de grandeur, à condition également de se placer dans les limites d'application, mais les pièges sont plus évident à déceler.
Dernière modification par Garion ; 10/06/2016 à 22h31.
On ne parle peut être pas des mêmes outils, j'avoue ne pas connaitre ceux spécifiques au bâtiment. Personnellement je travaille sous Comsol, et la difficulté est très loin de se résumer à un simple problème de saisie.
Oui, c'est sûr avec un simulateur physique générique, c'est beaucoup plus complexe. Les logiciels spécialisés font leur maillage tout seul, ont des valeurs par défaut pour les paramètres complexes, des bibliothèques de matériaux déjà remplies, etc..
C'est de ça que je parlais à la base.
Bonjour,
j'ai fait un calcul pour un volume de 400m3, mais j'ai l'impression que c'est très faux!
V: 100m3
M air: 1.02 kg/m3 => M = 408 kg
C=1004j/kg.K
T1=0°
T2=35°
Q = 1 Kw
Il me semble que cele fait pas beaucoup pour chauffer 100m3.
Ou alors il faut faire intervenir le temps?
(ce n'est qu'un exemple théorique pour comprendre les transferts thermiques, je ne tiens pas compte de la capacité thermique des parois)
Merci pour vos explications.
Travaillez, prenez de la peine, c'est le fond qui manque le moins.
Bon, déjà : masse volumique de l'air = 1,225 kg/m3 au niveau de la mer à 15 °C
Ensuite tu calcules une quantité d'énergie en Watt, ce qui n'a aucun sens. Le Watt est une unité de puissance (ratio d'une énergie sur une durée). L'énergie se mesure en Joule (abréviation : J majuscule). Et pour finir, tu te goures d'un facteur 10 000...
Q= 17 MJ
soit ce que dégage la combustion d'une à deux bûches de bois.
Dernière modification par Gilgamesh ; 12/06/2016 à 12h47.
Parcours Etranges
Ouhhhhhh, bonjour Gilgamesh. Merci pour ton explication.Bon, déjà : masse volumique de l'air = 1,225 kg/m3 au niveau de la mer à 15 °C
Ensuite tu calcules une quantité d'énergie en Watt, ce qui n'a aucun sens. Le Watt est une unité de puissance (ratio d'une énergie sur une durée). L'énergie se mesure en Joule (abréviation : J majuscule). Et pour finir, tu te goure d'un facteur 10 000...
Q= 17 MJ
soit ce que dégagent une à deux bûches de bois.
3 fautes en 3 lignes, c'est pas mal!
J'ai mis Q en W car j'avais directement converti les joules en W.
Mais sinon, tu me dis 2 buches de bois pour chauffer un volume de 100m3 de 0° à 35°? Soit un appartement de 40m²?
Cela me semble bien peu.
Ou alors c'est parce que mon exemple est théorique, il faudrait en fait tenir compte de la capacité thermique des murs, plus longs à chauffer que l'air de la pièce.
C'est ça?
Travaillez, prenez de la peine, c'est le fond qui manque le moins.
Le calcul est fait pour 400 m3, pas 100.
Ensuite oui, évidemment qu'il faudrait en fait tenir compte de la capacité thermique des murs, etc comme ça a été dit plusieurs fois sur ce fil que tu as toi même initié.
Dernière modification par Gilgamesh ; 12/06/2016 à 12h55.
Parcours Etranges
En réalité le temps intervient dans l'équation, le calcul effectué par le roi d'Ourouk est vrai si on fourni cette quantité d’énergie sur un temps très bref, mais peu à peu la chaleur est "consommée", pour chauffer ce qui se trouve dans la pièce ou à travers les murs.
Ok, c'est clair maintenant.
Oui je sais, je comprends vite, mais il faut m'expliquer longtemps!
Merci.
Travaillez, prenez de la peine, c'est le fond qui manque le moins.
En augmentatant la température de la piece la pression va augmenter pour pousser le vice.
en effet, c'est comme cela que les industriels du chauffage/climatisation fonctionnent mais surtout au moment de la construction. Après, en cas de problème de confort, c'est facile et plus précis de collecter des mesures intérieures sur 24 ou 48 h et de les relier aux mesures extérieures et à la consommation.
Oui, il y a intérêt à ce que la pièce soit sacrément étanche alors!
Travaillez, prenez de la peine, c'est le fond qui manque le moins.
