Bois énergie: calcul volume d'un ballon tampon thermique

[Christophe]

Voici une méthode de détermination du volume d'un tampon thermique pour une installation bois énergie. C'est empirique.

A) Estimation de la Puissance moyenne.

- Mesurez et calculez le volume de "chambre" de votre chaudière
Exemple avec notre DEOM: V = 0.05 m3

J'utilise des briquette de sciure donc:

- 1 m3 de combustible = 0.66 T et 1 kg de bois = 4.9 kWh
(voir https://www.econologie.com/pouvoirs-cal ... bustibles/)

- D'ou 1 m3 de combustible = 3230 kWh

- taux de remplissage en bois du volume de la chaudière lors du remplissage : 50%

- énergie contenue dans le bois: 3230 * 0.5 * 0.05 = 80.9 kwh

- puissance moyenne si la chaudière tourne 10h (chargement le matin à 9h et rechargement à 19h) : 80.9 / 10 = 8.1 kW moyen

- le poele est donné pour une puissance maxi de 15kW...donc ca colle puisque le taux de remplissage est de 50%...

B) Energie récupérable

- rendement combustion estimé 90%
- rendement échangeur estimé à 90%
- rendement gloabal de la chaudière donc: 81%
- énergie récupérable sur la "journée" : 80.9 * 0.81 = 65.5 kWh.

C) Energie stockable : quel volume nécessaire?

- maintient de la température à 80-90°C
- delta de température de travail maxi: 50°C (donc 40 ou 30°C temp. minimale)
- on aimerait pouvoir stocker 2 jours de chauffe soit 65.5*2 = 131 kWh (l'équivalent de la combustion de 15 à 16 L de fioul pour info)
- bilan thermique:

Energie = Volume * delta * capacité soit Volume = Energie/Delta*Cp

Cp= 4.18 kJ/°C. L d'eau
Energie = 131 kWh = 131 * 3600 kJ = 471 600 kJ
Delta = 50°C

Soit volume = 471600/(50*4,18) = 2250 L

Conclusion: c'est pas peu ...

C'est un volume important pour une puissance finalement assez faible, mais:

a) c'est dans le cas théorique ou aucune calorie n'est prélevée pendant 2 jours et aucune perte sur le circuit avant le tampon

b) c'est pour 2 jour complets (2 * 10 h) de chauffe ce qui est assez important!

c) il faut donc prendre cette valeur comme une valeur largement majorée! En effet: généralement on ne démarre pas sa chaudière à bois quand il n'y a pas de besoins...

--> Bref la méthode est à affiner avec des essais empiriques. Je pourrais en faire quelques un avec le montage que je suis entrain de réaliser...à suivre donc!

Edit après 14 mois d'utilisation: en pratique on est très loin de ce volume nécessaire. Les facteurs à corriger sont je pense:
- PCI du bois moins important
- Taux de remplissage inférieur à 50%
- Rendement de la deom inférieur à 81% (60 à 65% je dirais)
- Diverses pertes dans les tuyaux non isolé: - 5% disons

Pour estimer le rendement réel (pkoi j'y ai pas pensé avant?) Je vais peser une charge de bois et je regarderai l'évolution de la T° du balon ECS sur la même période sans tirer un litre d'eau chaude évidement. Ainsi on aura une idée du rendement réel effectif!

[david adv]

est ce qu'il ne faut pas prendre le pb dans l'autre?
"j'ai 100m² à chauffer, quand il fait froid dehors, pas de soleil, j'ai besoin de XXkwh (20-30-40?) par jour pour chauffer ma maison. Je veux x jours d'autonomie sans faire tourner le poele."

qu'en penses-tu?

[Capt_Maloche]

Je ne saisit pas trop ta question, mais en principe sur une installation de chauffage, un volume tampon sert uniquement à éviter les court cycle du matériel.

Pour le stockage d'énergie, il n'y a guère que l'inertie du bâtiment lorsqu'il est bien isolé, les ballons mais là c'est énorme, et le plancher chauffant (le meilleur système)

C'est pour cela qu'avec une maison isolée par l'extérieur, toute la masse de la maison sert de stockage et l'inertie peut être de plusieurs jours !!!

[lejustemilieu]

Il n'y a pas moyen de réduire le volume en mettant des briques réfractaires dans l'eau par exemple?
C'est juste une idée comme ça...

[Capt_Maloche]

Ben non, le meilleur pouvoir calorifique c''est l'eau, aprés le béton, il doit bien y avoir le mercure mais bon

[lejustemilieu]

Ben non, le meilleur pouvoir calorifique c''est l'eau, aprés le béton, il doit bien y avoir le mercure mais bon

Alors...pourquoi,dans les radiateurs électriques à accumulation,ils mettent des briques réfractaires,et pas de l'eau?
Je n'y connait rien,c'est juste une question

[Christophe]

est ce qu'il ne faut pas prendre le pb dans l'autre?
"j'ai 100m² à chauffer, quand il fait froid dehors, pas de soleil, j'ai besoin de XXkwh (20-30-40?) par jour pour chauffer ma maison. Je veux x jours d'autonomie sans faire tourner le poele."

qu'en penses-tu?

Oui c'est une autre approche. Je pense que c'est sans doute ta méthode qui est employée lors de la construction d'un chauffage avec tampon par les pros.

Seulement voila, dans mon cas, la chaudière on l'a déjà donc j'ai préféré employer une methode celui la "source" plutot que la "demande"...puisque mon raisonnement était de faire le minimum d'intervention au niveau du poele possible!

Pkoi pas vérifier avec ta méthode si ca colle?

On suppose nos besoins à 50 kWh/m2.an (maison semi passive) soit 7500 kwh/an soit 20 kWh par jour.

Les 131 kwh donné par un chargement du poele peuvent donc suffire pour plus de 6 jours !
Si on ne désire donc que 2 jours, le volume du tampon peut être divisé par 2...mais attention: le chargement du poele doit se faire en conséquence...je pense que la méthode de la "source" est donc plus "sécurisée" car les calories il faut les dissiper dans tous les cas.

[Christophe]

Alors...pourquoi,dans les radiateurs électriques à accumulation,ils mettent des briques réfractaires,et pas de l'eau?
Je n'y connait rien,c'est juste une question

Ben il existe depuis longtemps des radiateurs électriques à inertie à bain d'huile...

Pour l'eau j'ai déjà un peu cogité sur le probleme (amélioration de la capacité thermique des poeles à bois) et je vois plusieurs raisons dans le cas d'un chauffage électrique de ne pas le faire :

a) sécurité: l'eau et l'électricité n'ont jamais fais bon ménage
b) tenu dans le temps (étanchéité, fuite)
c) montée en pression de l'eau et évaporation (remplissage) : T° limitée à 100°C

Il doit y avoir d'autres bonne raison de ne pas le faire...

Cette idée me fait un peu penser à l'inventeur indépendant qui voulait remplacer les contre poids en béton des machine à laver par des...réservoir d'eau (à remplissage variable en plus donc bien mieux que le béton si je me souviens bien)...ca date de presque 10 ans et on vend tjrs du béton...Les industriels n'aiment pas les trop bonnes idées on dirait??

[Christophe]

Tiens au fait, la capacité calorifique de la fonte est de l'ordre de 0.5 kJ/kg.C° à comparer au 4.18 kJ/kg.C° de l'eau (soit 8 fois plus pour l'eau).

J'ai trouvé la valeur dans ce doc http://www.jeunesreporters.org/action/t ... ysique.pdf
qui pose quelques problemes d'énergétique marrants...

[Capt_Maloche]

Alors...pourquoi,dans les radiateurs électriques à accumulation,ils mettent des briques réfractaires,et pas de l'eau?
Je n'y connait rien,c'est juste une question

parceque la brique réfractaire à une mauvaise conductivité
du coup elle reste chaude longtemps