VMC: fabrication récupérateur de chaleur double flux

[Christophe]

l'échangeur doit avoir un faible débit pour un bon rendement.

Attention avec ce genre de phrase (ne pas généraliser), qu'est ce qu'on cherche dans un échangeur? Une puissance échangé la plus haute ou le meilleur rendement?

La puissance il me semble non?

En échangeur eau - X, le rendement est meilleur lorsqu'une certaine vitesse de l'eau est atteinte (régime turbulent). Or plus la vitesse est grande, plus la puissance est importante. Donc ces 2 paramètres sont proportionnel.

Donc non seulement on atteind pas les meilleurs rendement à faible vitesse mais en plus c'est là qu'on a les puissances d'échange les plus faibles.

A l'extreme, prenez l'exemple d'un échangeur sans circulation: la puissance d'échange sera bonne au début (mais moins qu'en régime turbulent) et va tendre vers 0 rapidement...

[chatelot16]

c'est bien gentil ces pages wikipedia avec des belle formules mathematique , mais sans les donné physique exacte pour faire des calcul fini ca ne m'inspire pas beaucoup

calculer une distance de difusion c'est une chose mais ca ne donne pas le resultat utile de l'echangeur

si tu est capable d'expliquer un calcul entier ca sera utile a tout le monde

en attandant de maitriser le calcul complet , le tube polyethylene et le bois ne sont pas cher : realiser un premier echangeur et le mesurer n'est pas une si mauvaise solution que ca

quelle que soit la dimension il finira toujours par avoir un rendement correct a un debit suffisament faible : si avec un premier echangeur a 25 tube de 1.5m j'obtient un rendement de 80% a un debit X fois plus faible que ce que je veux , je n'aurai plus qu'a multiplier par X le nombre de tube pour faire le bon echangeur

bien sur si X est 3500 ca voudra dire que ma methode de construction ne vaut rien

j'ai aussi une autre methode de construction a base de tole ondulé : ca permet d'ecarter les tole de 2 ou 3 mm , donc donnera un encombrement total plus faible , mais le prix au m2 de la tole est superieur au prix au m2 du tuyau , et en plus j'ai besoin dans certain cas d'une resistance chimique que la tole galva n'a pas : donc je commence par celui la

si quelqu'un veut faire des essai ou des calcul avec la version tole ondulé je peux la decrire aussi , et je ne me rapelle plus , je l'ai peut etre deja decrite au debut de ce sujet

[Christophe]

c'est bien gentil ces pages wikipedia avec des belle formules mathematique , mais sans les donné physique exacte pour faire des calcul fini ca ne m'inspire pas beaucoup

calculer une distance de difusion c'est une chose mais ca ne donne pas le resultat utile de l'echangeur

Tout à fait, c'est bien pour cela que j'ai parlé plus haut de K échangeur en W/m².°C qui est bien plus accessible!

[dedeleco]

Attention, l'air ne doit pas être trop lent, car alors l'ensemble de l'échangeur se refroidit globalement à travers son isolation thermique, qui doit être bonne !!!
Un compromis est nécessaire.
Se rappeler que la diffusion de la chaleur prend un temps comme le carré de l'épaisseur du corps à traverser.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Conduction_thermique
dans des formules complexes tout est en longueur x divisé par racine carrée de (constante de diffusion D multipliée par le temps) !!!

Tant que le temps est inférieur à cet ordre de grandeur aucune chaleur n'arrive et ce n'est qu'après que la chaleur arrive. Donc un échangeur avec grosse erreur peut être très inefficace, débit excessif..

La courbe spatiale de température est une gaussienne qui s'étale avec le temps, formule qui sert en probabilité aussi :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_normale
http://en.wikipedia.org/wiki/Gaussian_function
http://de.wikipedia.org/wiki/Gau%C3%9F-Funktion
L'essentiel est que cette fonction est très très très petite tant que le temps n'est pas assez long !!

Enfin, pour des épaisseurs supérieures au cm, la convection, et la turbulence accélèrent l'échange thermique .
http://fr.wikipedia.org/wiki/Convection
http://fr.wikipedia.org/wiki/Turbulence
http://en.wikipedia.org/wiki/Turbulence

Si on oublie ces phénomènes bien réels et leur ordre de grandeur, on peut calculer des beaux W/m2.°C et se planter sans s'en rendre compte, dés qu'on ne copie pas assez un échangeur existant qui marche, car les formules simples ont des limites de validité, à respecter, dues à ces phénomènes !!

[dedeleco]

réponse :

se planter sans s'en rendre compte, dés qu'on ne copie pas assez un échangeur existant qui marche

Donc, regarder en détail l'intérieur d'un échangeur à 90% de rendement à un certain débit, comprendre les ordres de grandeur des différents phénomènes, et le copier en simplifiant les matériaux, cuivre ou alu, pas totalement indispensables, si bien réfléchi !!!

[chatelot16]

l'isolation de l'echangeur n'est pas un gros probleme

meme si il est tres gros ca fait une surface negligable par rapport a l'isolation de la maison

il faudrait qu'il soit tres tres gros pour que la perte par son isolation gache le resultat

mais une fois de plus optimiser quelques chose ce n'est pas faire des phrase avec des generalité : c'est faire des calcul donnant des resultat utile ( ou faire des essai )

tes histoire de temps de diffusion sont parfois utile , temps de passage dans l'epaisseur d'air au contact d'une parroi car ca peut etre comparé au temps de passage dans l'echangeur

mais pour l'isolation exterieur le temps de diffusion n'a plus aucune importance : c'est le regime permanent : cette isolation a une resistance thermique , si il y a un ecart de temperature , il y a une puissance qui part

mais enfin entre une multitube de tubes qui font une grande surface bonne conductrice , et la surface exterieur beaucoup plus faible et copieusement isolé je ne me fait pas de soucis : c'est la comparaison des resistance thermique qui est significative , pas la comparaison des distance et temps de diffusion

avec un echangeur a tube unique long : la surface exterieur sera du meme ordre que la surface d'echange , et il n'y aura plus que la qualité d'isolation qui fera le rapport entre chaleur utilement transmise et chaleur perdue : et en plus il faudra autant de surface isolé que de surface d'echange

j'ai l'impression que plus le diametre des tube ou l'ecartement des plaques est faible plus c'est bon : il n'y a que des question pratique qui empechent d'aller trop loin , complexité , fragilité , risque de bouchage a la moindre saleté

[Christophe]

Au lieu de débattre sur thèses et hypothèses, personne n'a trouvé la surface et caractéristiques de l'échangeur d'une VMC commerciale? C'est peut être par là qu'il faut commencer non?

Je viens de le faire et en quelques secondes, on trouve des valeurs de l'ordre de 15m² à 20m² en faible épaisseur de passage.

Donc ne pas faie de l'auto construction en dessous de ces valeurs.

Je vais tenter de trouver un datasheet précis pour estimer le K.

[dedeleco]

j'ai l'impression que plus le diametre des tube ou l'ecartement des plaques est faible plus c'est bon :

C'est fonction du débit, si pas trop élevé, il est inutile de diminuer trop le diamètre ou l'écartement, dés que l'échange a le temps de s'effectuer pendant le temps de passage des gaz !!
Il y a tous les phénomènes précédents mentionnés, conduction et diffusion thermique, turbulence, convection, plus la perte de charge hydrodynamique qui empêche de trop diminuer l'espace, car alors il faut y mettre trop de pression pour que l'air passe.
Il faut sans faire de gros calculs avoir des ordres de grandeurs de chaque phénomène, méthode que personne ne détaille sur internet, pour garder un peu ses secrets et faire payer les logiciels de calculs (intégration d'équations aux dérivées partielles lourdes en calculs, qu'on peut trouver expliquées dans des articles scientifiques très spécialisés).

[Christophe]

méthode que personne ne détaille sur internet, pour garder un peu ses secrets et faire payer les logiciels de calculs (intégration d'équations aux dérivées partielles lourdes en calculs, qu'on peut trouver expliquées dans des articles scientifiques très spécialisés).

Ben il semble bien que tu ais raison.

Cela fait le 5ieme datasheet de VMC double flux que je consulte et je n'ai que trouvé des valeurs de rendements (et pertes de charges). Tous de 90 ou 95% mais sans aucune courbe justifiant ces rendement, qui sont forcément liés au delta de température...

Et si il y a bien les débits (de 20 à 400 m3/h pour les VMC particuliers), je n'ai pas non plus trouvé la PUISSANCE d'échange...ni d'exemples de températures qui, liés aux débits, permetteraient d'estimer la puissance...

Bon j'en ai fait que 5...vous aurez peut être plus de chance que moi...faudrait peut être ouvrir un sujet spécial?

Voilà c'est fait: https://www.econologie.com/forums/vmc-double ... t9931.html

[dedeleco]

Pour résoudre le problème des échanges thermiques dans ce type d'échangeurs, il est bon de regarder les travaux et thèses passées !
Ainsi il est bons de lire le nombre de Nusselt ou autrement dit, les spécialistes cachent dans ce nombre toute la complexité des écoulements et échanges thermiques :
http://en.wikipedia.org/wiki/Nusselt_number
et aussi pour des plaques :
http://www.cheresources.com/convection.shtml#flat

Enfin lire cette thèse intéressante, surtout la figure 19 du chapitre paragraphe 2-3 qui donne des valeurs quantitatives mesurées utilisables.
http://www.unige.ch/cyberdocuments/thes ... these.html
ce qui donne pour 2m/s de vitesse d'air entre 2 plaques espacées d'une distance entre 0,5cm et 20cm un vitesse d'échange de chaleur entre 6 et 9 W/m2.°K
et pour 10m/s on entre 25 et 50 W/m2.°K
il est à peu près linéaire avec la vitesse de l'air.
L'échange thermique étant meilleur pour les plaques peu espacées, mais une multiplication par 10 de cet espace n'engendre qu'une diminution d'un facteur 2 de l'échange thermique, grâce à la turbulence..
Donc si on multiplie la surface par 2 on peut prendre un grand espace ou des tubes de grand diamètre !!

et il ne reste plus qu' à calculer l'échangeur avec ces données expérimentales !!! En particulier quel est le meilleur choix de surface, longueur des plaques, espace entre plaques et nombre de plaques.
On peut prendre des tubes, mais il faudra une surface comparable et cela me semble plus difficile à réaliser que des plaques??
plaques :



tubes :