Échanges thermiques - Calcul

[Damien64]

Chers cerveaux, je suis davantage manuel et intuitif que numérique, alors je fais une nouvelle fois appel à votre aide.

Avant d’investir dans du matériel qui coûte un peu cher, je souhaite avec votre aide, déterminer un ordre de grandeur d’une durée de chauffe.

Voici le problème posé :

J’ai un chauffe-eau rempli de 3 litres d’eau à 75 degrés.

Par l’intermédiaire d’une pompe, j’injecte cette eau chaude dans un aérotherme (radiateur + ventilateur) d’une puissance de chauffe de 1500 w.

De quelle autre donnée auriez-vous besoin pour déterminer le temps pour que l’eau du chauffe-eau redescende à 25 degrés ?
En supposant que la résistance de chauffe est éteinte.

Je ne sais pas si vous avez besoin de ces éléments :
- débit d’eau 7,5 L/min
- diamètre externe tuyau 16 mm
- longueur tuyau ?

Je cherche simplement une estimation approximative de la durée de chauffe, si c’est 5, 10, 30, 60 .. minutes.

Merci par avance pour votre aide, mes cours de thermique sont bien loin maintenant.

Je vous joins 2-3 photos de l’aerotherme. Je me tiens bien sûr dispo pour vous répondre.

C’est pour chauffer l’intérieur d’un petit véhicule utilitaire aménagé.

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Damien CK
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[gts2]

Bonjour,

1500 W dans quelles conditions : eau qui circule à 75°C et dégit indiqué ? Je suppose l'extérieur plus ou moins imposé

[Damien64]

Bonjour gts2, je ne suis pas sûr d’avoir bien compris vos questions.

Le débit d’eau chaude qui circule au travers de l’aerotherm serait de 7,5 L/min, en circuit fermé en passant par le chauffe eau.

On peut supposer que la résistance du chauffe eau reste tout le temps éteinte.

L’eau a une température initiale de 75 degrés.

Combien de temps pour la température de l’eau arrive à 25 degrés.

En espérant que ça réponde à vos questions. Merci

[Damien64]

Le véhicule et le chauffe eau sont isolés.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Kondelec]

Bonjour

Les données de l'aérotherme sont valides pour un débit et une température d'eau en entrée donnée. Sans ces informations il est difficile de répondre.
Si par exemple l'échangeur cède 1500W à 75°C la température de l'eau va diminuer, mais la puissance cédée également.

On peut faire un calcul rigoureux, mais très grossièrement on peut considérer qu'à t0 on apporte 1500W, à t final on échange 0W, on a 750W de moyenne.
Le temps de chauffe sera de (75-25)*3*1.16/750 = 0.23h ou 14 minutes

[Damien64]

Bonjour Kondelecs,

Merci beaucoup pour votre temps.

Pensez-vous qui si je parviens à vous fournir les 2 données manquantes que vous évoquez, cette donnée de temps d’1/4 d’heure pourrait évoluer sensiblement ?

Un quart d’heure n’étant pas suffisant à mon goût, sur quel paramètre est-ce que l’on pourrait agir pour augmenter au maximum cette durée de chauffe ?

[gts2]

De toute manière, le contenu de votre ballon est (3 litres) x (75°C - 25°C) x (4,18 kJ/kg/°C) / (3600 conversion kJ kWh) = 0,17 kWh = (1,5 kW) x (7 min)

Le temps plus long obtenu par @Kondelec vient du fait qu'il a tenu compte que lorsque l'eau refroidit, la puissance diminue.

Le seul moyen d'augmenter la durée est d'augmenter la taille du ballon.

[gts2]

Accessoirement, quel est le but du jeu ?
Il n'y a pas un autre moyen de chauffage ?

[yaadno]

bjr:
L'autre façon de raisonner,c'est de partir du besoin réel;c.a.d du volume à chauffer,du coef d'isolation,de la tp extérieure la + basse (et aussi de pourquoi 25° sot nécessaires);appliquer GV delta T=P et peut_être que le besoin tombe à 1kW?
cdlt

[Damien64]

Merci @gts2, je ne peux pas augmenter la taille du ballon, il est déjà trop gros et consomme trop.

Je vais essayer de trouver une alternative à cette alternative, en gardant l’aerotherme et en lui associant plutôt une chaudière diésel qui utiliserait le liquide de refroidissement du moteur.

Merci encore à tous les 2.

Bonne journée

[gts2]

je ne peux pas augmenter la taille du ballon, il est déjà trop gros

trop gros 3 litres ?

[Damien64]

Bonjour Yaadno, merci pour votre temps à vous aussi.

Le volume à chauffer est de 8 m3.
Le véhicule sera j’espère correctement isolé avec 15 mm de liège partout + 45 mm d’ECOPEG 35.
Je ne me suis pas trop penché à tort sur les caractéristiques de ces isolants, mais je peux vous les fournir au besoin.

La tempérance extérieure serait modérément celle du Québec, disons - 10 degrés.

Effectivement, 25 degrés est un chiffre tombé du ciel, on peut se contenter de moins à l’intérieur du véhicule, au moins pour dormir, 15 degrés ?

Et oui je peux essayer de trouver un aérotherme moins puissant, ou alors modifier la puissance de celui en photos mais je ne sais pas encore comment.

Par contre je suis désolé, mais les formules mathématiques à distance, ce n’est vraiment plus pour moi, ou alors il faut m’expliquer longtemps. Je vais quand même prendre le temps d’essayer de les comprendre.

[Damien64]

Oui @gts2 le chauffe-eau est déjà trop gros, le véhicule est un VW Caddy court utilitaire, il y aura beaucoup d’autres choses à l’intérieur, la place manque énormément. C’est le défi de ce projet. Tout caser, tout imbriquer de façon optimale.

[gts2]

le chauffe-eau est déjà trop gros, le véhicule est un VW Caddy court utilitaire.

OK, le contexte est compris, on devrait pouvoir avancer.

[yaadno]

15mm de liège c'est peanuts;
en calculant avec 50mm d'ecotruc,(lambda 0.035) et un volume de 8m3 isolé sur les 6 faces:
R=1.4 >U=0.7 P=0.7x8x(20-(-10)) >250W sans renouvellement d'air;forfaitairement +20% >p=300w pour 8m3 et 30° de delta T;

[trebor]

Merci @gts2, je ne peux pas augmenter la taille du ballon, il est déjà trop gros et consomme trop.

Je vais essayer de trouver une alternative à cette alternative, en gardant l’aerotherme et en lui associant plutôt une chaudière diésel qui utiliserait le liquide de refroidissement du moteur.

Merci encore à tous les 2.

Bonne journée

Bonjour,
Cela me semble mieux vu les bases températures au Québec.
12 V et 2 KW, moins encombrant à l'intérieur et utilisant du Diesel.
https://www.google.com/search?q=chau...AQ&sclient=img

[Damien64]

@yaadno, ce n’est pas toujours facile d’isoler un petit véhicule (accès difficile, surfaces non planes et irrégulières). Je pense ne pas avoir assez étudié le truc et réagit émotionnellement. Il y a peut-être une notion légèrement écologique (?) et une isolation qui pourrait bien vieillir en tolérant l’humidité.

Je réfléchis encore à renforcer, avec des billes graphitées.

Je n’ai pas bien compris l’histoire des 250 / 300 W .. c’est la puissance de chauffe qui part aux oubliettes où celle qui serait contenue dans le véhicule ?

[Damien64]

@gts2 oui c’est le top je trouve et plus silencieux qu’un chauffage à air pulsé

[Damien64]

@yaadno ou bien il suffirait d’un aérotherme de 300 w pour lever de 30 degrés la température par rapport à l’extérieur ?

[yaadno]

c'est la puissance qu'il faut fournir en permanence pour avoir 20° par -10;
pour l'isolation,il y a aussi l'injection de mousse PU dont le lamda est meilleur;

[Damien64]

Merci à tous pour votre participation rapide, complète. Je ne manquerai pas de vous faire un retour après quelques nuits de sommeil au chaud.

[Kondelec]

Bonjour

Il ne sert strictement à rien d'ajouter de l'isolation à ce que tu as fait, c’est déjà la solution optimale (ce n'est pas pour rien que personne n'isole plus).
Pour estimer les besoins en chauffage il faudrait que tu places un petit radiateur, de préférence soufflant, dans ton van, tu le laisse tourner quelques heures et tu relèves la température à laquelle ça se stabilise.
En principe pour chauffer un van il faut environ 1000 à 2000W selon la t° extérieure ; il ne faut pas se fier aux calculs plus haut, ce n’est pas réaliste.
Il ne faut pas espérer la chauffer avec une réserve d'eau chaude. La solution la plus simple est le webasto, sinon certains utilisent des modèles de mini poêles à bois, mais pour une petite taille ce n'est pas trop idéal car il faut un volume vide tout autour.