Dimentionner un serpentin cuivre pour bouilleur poêle pellet

[matthieu.weber]

Bonjour à tous,

J'aimerais savoir si il y a une méthode approchée pour dimensionner un serpentin en cuivre que je voudrais insérer dans un poêle à pellets de marque Piazzeta P955.


http://www.piazzetta.it/fr-FR/Product/Details/po-les-a-granules/p955

(Le poêle n'est pas bouilleur à la base).

J'ai déjà fait un 1er essais en faisant parcourir des capillaire sur les parois latérales, dans le corps de chauffe, mais je n'ai pas beaucoup de chaleur, tout au plus je récupère 2 kW sur les 9 du poêle.

Voici les images du 1er essai http://forums.futura-sciences.com/habitat-bioclimatique-isolation-chauffage/624350-polele-a-pellet-ajout-dun-bouilleur.html#post4672979

Je vais donc réaliser un genre de filament d'ampoule qui sera au dessus de la flamme (qui pourra le lécher, si poêle à fond), à l'horizontale, parallèle à la vitre, en cintrant du cuivre recuit (couronne) tel un serpentin.

Largeur: 35 cm, diamètre : environ 6 cm.

Je voudrais savoir:

Vaut t'il mieux que je prenne du cuivre diam 10/12 ou du 12/14 ?

12/14 = plus difficile à cintrer, moins de surface d'échange mais plus de débit que 10/12.

Grosso-modo combien de kW pourrais-je espérer récupérer ? (A la louche je dirais au moins 6...)

Étamer le serpentin pourrait t'il prolonger sa durée de vie ? (dans le cas de formation d'acide (même si peux de risques avec des pellets et une vanne régulatrice retour chauffage type "thermovar")

Par avance,

Merci

Matthieu

[fabio.gel]

Salut Matthieu

Pourrais tu stp mettre tes photos en direct sur econologie ?
Sur l'autre site il faut un Identifiant pour y avoir accès.

Merci

[matthieu.weber]

Ah oui effectivement merci pour la remarque !

Voici donc les photos:

Vue de profil de l'ancien échangeur : Les capillaires sont 6 tubes 10x12 soudés en parallèle:



Le système monté dans le poêle:


Le principe de fonctionnement de l'ancien système (pas assez de chaleur sur les cotés de la flamme):


Vue de coté du poêle, avec en bas à gauche, relié avec un gros câble blanc le thermostat de sécurité "clikson" qui coupe le poêle (mise en sécurité) en cas de dépassement de la température limite de sortie d'eau (95 °C) (110°C avant).


Il manque encore une vanne 3 voies thermostatique pour fait recirculer l'eau dans le poêle tant qu'elle n'a pas atteint 55°C.

[fabio.gel]

Salut Matthieu

J'ai remplacé mon poêle à pellet Air par un hydro.
Après avoir bien creusé l'affaire , tu te rends compte que les constructeurs fonctionnent souvent de la même façon.
Ils utilisent un volume qui contient de l'eau dans lequel passe des tubes dans lesquels passent les gaz .

http://www.youtube.com/watch?v=gjifFZLtJY4

A ton niveau tu fais l'inverse , ta surface d’échange est donc beaucoup moindre ( d’où une puissance thermique moindre )

Sur le site des bouilleurs il y a des kits en vente sur des échangeurs pour les poêles à bois.

http://www.bouilleur.fr/produits.html

Cela pourras te donner des idées pour améliorer ton système.

[Forhorse]

D'après ce que j'en sais, utiliser du cuivre de "plomberie" au contact des flammes, c'est prendre le risque d'une usure très rapide dudit cuivre et donc un risque de fuites non négligeable.

[matthieu.weber]

Salut Forhorse, salut fabio.gel,

Le choix du poêle m'a été imposé par les label et le budget... :-/

Concernant le contact cuivre + flammes je pense que tu parles de l'acide chlorhydrique (ou sulfurique ?) dégagé par la combustion du bois se refroidissant au contact du métal)...

Aprioris c'est moins le cas avec du pellet du fait du taux d'humidité des pellets / au buches classiques.

Ok => Je me démerde pour que les flammes ne lèchent pas le serpentin, (puissance 3/4 max).
Je vais étamer à la pâte à étamer le cuivre pour ajouter une couche de protection (certes mince, mais c'est déjà ça)...

Si il y a de l'eau dans le serpentin, l'étain ne bougera pas...

Coté surface d'échange :

Si j'opte pour du 12x14 cela me fait en gros une surface d'échange de:

(diamètre/2)² X PI X (largeur corps de chauffe / section tube) X (PI X diamètre serpentin):

Pour du tube de 14:
(1.4/2)² X 3.1415 X ((36/1.4) X (3.1415 X 6)) = 746 cm² pour 25,7 spires

Pour du tube de 12:
(1.2/2)² X 3.1415 X ((36/1.2) X (3.1415 X 6)) = 639 cm² pour 30 spires

Les spires étant jointives (je pense en faire 1 à 2 de moins dans la pratique pour laisser passer la fumée entre les spires et faciliter l'échange thermique.

Dans le poêle bouilleur, avez vous une idée de la section et logeur des tuyaux ?

Par hypothèse, je prendrais la section d'échappement des fumées de mon poêle: 36 cm X 5 = 180 cm²

Si cette gaine est parcourue par un tuyaux de 30 cm de long on a effectivement 180 X 30 = 5400 cm², rien à voir avec les 746 cm².

Mais je compte récupérer les calories du ventilateur de soufflage (via un radiateur d’habitacle de voiture....

Voila ou j'en suis... Dans tout les cas c'est autant d'énergie qui n'ira pas chauffer ma pièce mais l'eau du circuit ECS + radiateur !

[matthieu.weber]

Salut Forhorse, salut fabio.gel,

Le choix du poêle m'a été imposé par les label et le budget... :-/

Concernant le contact cuivre + flammes je pense que tu parles de l'acide chlorhydrique (ou sulfurique ?) dégagé par la combustion du bois se refroidissant au contact du métal)...

Aprioris c'est moins le cas avec du pellet du fait du taux d'humidité des pellets / au buches classiques.

Ok => Je me démerde pour que les flammes ne lèchent pas le serpentin, (puissance 3/4 max).
Je vais étamer à la pâte à étamer le cuivre pour ajouter une couche de protection (certes mince, mais c'est déjà ça)...

D'ailleurs les chaudières frisquet ont un corps de chauffe en cuivre...

Si il y a de l'eau dans le serpentin, l'étain ne bougera pas...

Coté surface d'échange :

Si j'opte pour du 12x14 cela me fait en gros une surface d'échange de:

(diamètre/2)² X PI X (largeur corps de chauffe / section tube) X (PI X diamètre serpentin):

Pour du tube de 14:
(1.4/2)² X 3.1415 X ((36/1.4) X (3.1415 X 6)) = 746 cm² pour 25,7 spires

Pour du tube de 12:
(1.2/2)² X 3.1415 X ((36/1.2) X (3.1415 X 6)) = 639 cm² pour 30 spires

Les spires étant jointives (je pense en faire 1 à 2 de moins dans la pratique pour laisser passer la fumée entre les spires et faciliter l'échange thermique.

Dans le poêle bouilleur, avez vous une idée de la section et logeur des tuyaux ?

Par hypothèse, je prendrais la section d'échappement des fumées de mon poêle: 36 cm X 5 = 180 cm²

Si cette gaine est parcourue par un tuyaux de 30 cm de long on a effectivement 180 X 30 = 5400 cm², rien à voir avec les 746 cm².

Mais je compte récupérer les calories du ventilateur de soufflage (via un radiateur d’habitacle de voiture....

Voila ou j'en suis... Dans tout les cas c'est autant d'énergie qui n'ira pas chauffer ma pièce mais l'eau du circuit ECS + radiateur !

[matthieu.weber]

Hops je me suis gouré dans les calculs:

J'ai 25 spires en diamètre 14 (car 36/ 1,4) = 25,7 spires.

Pour un serpentin de 6cm de diamètre ca fait (6-1.4) x PI = 14,45 cm de tube par spire.

14.45 X 25 = 361 cm de tube

Surface du tube de 14 = 1,4 * PI = 4,39 cm

surface d'échange = 361 * 4,39 = 1589 cm² soit 0,160 m²

[matthieu.weber]

Humm, vu la section de cuivre (14) le diamètre de mon serpentin sera plutôt de 8cm, je vais donc être à 0,1843 m² de surface d'échange.

Voici un petit schéma de l'install:
[/img]

L'acide généré est de l'acide nitrique contrairement à ce que j'avais dit

A+

Matt

[matthieu.weber]

Bonjour à tous, et bonne année 2014 !

Voici donc ma nouvelle version, cette fois j'ai pris 3 m de tube de cuivre de 14 recuit, enroulé en serpentin de 9 cm de diamètre hors-tout. J'ai intercalé des ailettes de cuivres entre 2 spires, chaque ailette fait 5 X 5 cm de cotés. Une vanne thermovar fait recirculer l'eau dans le poêle tant qu'elle n'a pas atteinte 55°C. De plus j'ai ajouté un radiateur de chauffage d’habitacle de voiture (ici de Ford Escort) qui préchauffe l'eau grâce à la sortie d'air chaud du poêle.

Objectif atteint ! Le poêle ne chauffe pratiquement plus la pièce ou il est installé... mais le circuit d'eau !

Élévation de température de plus de 40° par heure avec le circulateur du mur chauffant activé, température de sortie des fumées du poêle de 110°C (120°C) à l'origine.



Juste un truc étrange, au bout de 1h de marche il arrive parfois avec le circulateur réglé à mi puissance, que l'eau se mette à bouillir dans le serpentin, entrainant des a-coups en sortie puis le déclenchement de ma sécurité thermique (eau > à 95°C). Étrange, car le système semble à température nominale et l’arrivée d'eau reste relativement froide (25° au lieu de 20°c à l'état initial par exemple.) En passant à la vitesse supérieure, je n'ai plus de soucis, je vais rester comme ça !

Voici le circulateur, logé en bas du poêle, sous le corps de chauffe... à n'a pas été facile niveau place.





Il faut encore que je commande le circulateur uniquement si il y'a une alimentation en pellets avec une tempo de 7-10 minutes, car actuellement, ce dernier est connecté en // du moteur des fumées qui tourne encore 20 minutes après la fin du feu, pour refroidir le poêle, et la je perds des calories !



Sur cette photo, en bas à l’arrière du poêle on voit la nouvelle sortie d'air passant au travers du radiateur (en aluminium blanc). Accolé à ce dernier, j'ai construit un caisson de soufflage avec des chutes de circuits imprimé (d'ou la couleur rose cuivrée).



Voici le graphique montrant le comportement du système pour la période du 6 au 8 janvier 2014.


Le 5 janvier le poêle s'est arrête car mon circulateur était réglé sur une trop faible vitesse, l'eau s'est mise à bouillir dans le serpentin au bout d'une heure de marche ce qui à provoqué l’arrêt d'urgence. Après redémarrage, il s'est à nouveau arrête par programmation donc cette partie du graphe n'est pas intéressante.

Le 7 à midi mon panneau solaire à réchauffé quelque peu le bas du ballon. Le reste des indications est sur le dessin...

Par contre je ne sais pas si je peux vous envoyer la version excel...

Bonne lecture !

Matthieu