Petite question sur la convection naturelle

[Napo le nain]

Biensur que si qu'il se passera quelque chose...

si tu lis ma deuxième ligne tu verras que je dis exactement la même chose que toi ;) ça revient à un problème de conduction

hormis les formules de convection que je n'est pas évoqué

[Aumicron]

Merci pour vos réponses.

Ptilu, je ne comprends pas trop ce que tu entends par "cavité fermée". Peut-être que je n'ai pas été assez clair au niveau du dessin. Le tuyau traverse les 2 zones de part en part et débouche à l'air ambiant des 2 côtés comme ceci :



Partant de l'hypothèse que les températures de chaque côté de la vanne sont égales à T1 et T2, pourquoi n'y a t-il pas convection à l'ouverture de la vanne?

[Aumicron]

dedeleco, si tu regardes bien le site fiabitat .com, voici le dessin qui correspond à ma question en dehors du cas plus compliqué de la maison :

http://www.fiabitat.com/construction-ma ... me.php#5b4

nous avons un tuyau qui traverse un matériau plus froid que l'air ambiant. Tant que ce tuyau est bouché il ne ne passe rien car l'air ne peut pas circuler. Si on

ouvre la vanne en revanche se créé un phénomène de convection : l'air situé dans le tuyau se refroidi en cédant ses calories au matériau froid. Ainsi refroidi, l'air

froid devient plus dense et coule vers le bas. Il aspire ainsi l'air du dessus, plus chaud que le matériau, qui va lui aussi se refroidir dans le tuyau, etc.

[Ptilu]

Exact napo ;)
Après relecture, j'ai répondu dans le vide. Les formules seront peut être utiles par contre.

Pour le calcul, procède comme tel :

Tu connais le débit, le diamètre et la longueur. Tu calcule donc la vitesse débitante avec Qv=S*V

Tu calcule le Reynolds, et donc tu sait si tu est en régime turbulent ou laminaire

Tu calcul le coefficient de convection h, grace à la corrélation

Tu as la puissance échangée avec ton milieux

[dedeleco]

1) La convection est complexe .
Ta figure est différente de celle de fiabitat dans sa géométrie.

Fiaabitat à gauche, a un tuyau d'air chaud extérieur qui descend dans l'air froid, et ce tuyau sert d'échangeur thermique par conduction de chaleur horizontale entre l'air froid et l'air chaud bien séparés!
Donc l'air chaud se refroidit et l'air froid se réchauffe lentement.
L'air chaud un peu refroidi se contracte et donc devient plus dense et plus lourd que l'air chaud extérieur en bas et donc par Archimède va le pousser vers le bas à partir d'un seuil pour vaincre la viscosité.
Cela suppose que l'air extérieur en bas est resté chaud au départ. S'il se refroidit trop cela s'arrêtera.
A gauche c'est en sens inverse.

Ta figure (on ne l'a pas comprise) avec un tuyau qui traverse un double récipient de part en part ne précise pas les températures extérieures T3 au dessus et en dessous par rapport aux deux températures T1 et T2? au dessus, entre ou au dessus ???
Le mouvement dépendra de T3 .
Cet air si immobile dans le tube (de faible diamètre) au départ à T3 ??? se chauffe assez vite à T2 en haut et à T1 froid et donc le plus lourd T1 en bas va rester immobile. Mais la situation de ta figure avec les valeurs de T3 est complexe car les détails géométriques vont entraîner des variations de température non équilibrés et provoquer un mouvement faible peu prévisible.
Si T1 est plus chaud la convection est assurée vers le haut (cheminée) contrôlée par T3 qui si trop chaud bloquera !

C'est très différent de Fiabitat qui est celui d'une cheminée ordinaire qui tire en chauffant en bas et ne tire pas à froid avec les fumées qui rentrent dans la pièce au départ avec une maison et sa cheminée plus froide que dehors !

[Aumicron]

Merci à tous pour vos réponses et excusez moi pour l'imprécision de mes dessins mais grâce à vous j'y vois un peu plus clair.

Le but de cette question est de pouvoir quantifier approximativement les échanges afin de stocker la chaleur dans le sol. Par rapport au concept de fiabitat, je souhaiterais travailler sur un système plus simple d'une serre sans ventilateur avec un seul endroit de stockage sous la serre.

Mon interrogation de départ était de m'assurer que l'on pouvait bien envoyer la chaleur dans le sol sans ventilateur. La seconde interrogation concerne les positions du tuyau.

Si on considère la période de l'été ou T1<T3<T2, pensez vous que les 2 schémas ci-dessous fonctionnent, une des 2 solutions est-elle plus performante?

[Napo le nain]

comme ça je dirai à vu de nez que ça marche pas moins d'amorcer et encore
je pense que la surchauffe passera par la petite arrivée d'air en bas de la serre et pas dans le sol (rapport au PdC)
je ne me prononce pas et attends l'avis des autres

en revanche si T1>T2 dans ce cas ta serre (je pense) recevra de l'air réchauffé par le sol et ça s'amorcera tout seul

[dedeleco]

La gravité pour des billes sur une surface fait descendre et avec la vitesse les billes remontent la pente mais moins haut vu les pertes par frottement !!
Le même constat est prévisible avec l'air froid qui donc doit avoir le moins possible l'obligation de remonter, sinon il ralentit voire s"arrête comme une bille sur une pente qui remonte.
La force est celle de Archiméde (avec peu d'énergie cinétique, contrairement à une bille) et donc elle ne doit pas trop s'exercer contre une autre force de gravité en remontant !

Donc, pour une serre plus chaude que l'air extérieur (rouge) à refroidir, le schéma de gauche avec pente est en principe meilleur (sauf vent contraire !!!) puisque que l'air chaud de la serre refroidi dans le tuyau va descendre en bas en entraînant d'autre air, sans jamais être obligé de remonter.
Cependant l'entrée d'air froid extérieur à la base de la serre en bas ne bénéficie pas d'Archiméde dans la serre avant de se réchauffer, puisqu'il ne peut pas descendre et donc il est meilleur de placer cette entrée en haut de la serre avec un réglage de la section d'entrée pour contrôler le débit, qui est accéléré par Archiméde qui fait alors descendre l'air froid extérieur dans la serre rapidement (pour accélérer le mélange, il est bon de mettre cette entrée en haut de la serre, à l'opposé de la sortie en bas, obligeant cet air froid à parcourir toute la serre et donc à se réchauffer). Plusieurs entrées en haut aux extrémités de la serre (même petites cheminées) doivent être contrôlables en fonction du sens du vent, qui bloque ou accélère le mouvement très fortement, favorisant le sens du vent pour la circulation (crucial avec vent comme pour une cheminée) !! Les entrèes en bas réglables peuvent être gardées pour contrôler la circulation d'air suivant besoin et vent.
Néanmoins le débit dans le tuyau sous terre ne doit pas être trop rapide pour avoir le temps de refroidir l'air chaud de la serre en chauffant la terre et donc le tuyau doit avoir un beau parcours sous terre avec une belle section formée de plusieurs tuyaux en parallèle!!
En hiver la terre chaude (souvenir de l'été si plus de 3m de profondeur et si très gros volume de terre chauffée en été : plus de 100m3 voire 500 à1000m3 chauffée par tuyau à moins de 1m de distance, donc tuyaux échangeurs écartés de 2m à 2m,5 !! sur 500m3 de terre), la circulation se fera en sen inverse pour réchauffer la serre avec la chaleur de l'été !!!!!
C'est le puit canadien performant et profond avec stockage intersaisons !!
Avec 1000m3 de terre chauffée en été sous plus de 3m de terre pas sèche (conduit moins la chaleur, sinon sous 5m), plus de chauffage nécessaire en hiver !!!

[dedeleco]

J'avais mal regardé la figure, mais l'aberration bizarre du tuyau sortant de terre finissant en haut de la serre doit être supprimée et ce tuyau doit être ouvert vers le bas de la serre, l'air chaud se refroidissant dés qu'il entre dans le tuyau en terre.
De toute manière les différentes configurations peuvent être essayées la serre bien chaude en été sans vent pour mesurer les différents débits d'air et la température de la serre.
Seule l'expérience est valable !!!!!

[Aumicron]

J'ai proposé 2 exemples car tout le monde n'a pas la possibilité de mettre en place l'exemple 1 pour cause de terrain plat. Donc si l'exemple 2 peut fonctionner cela laisse plus d'opportunités.

Concernant la prise d'air extérieur dans la serre, je l'avais positionnée en bas car j'avais peur que l'air le plus chaud de la serre s'échappe par une prise d'air extérieur en hauteur. L'idéal est peut-être une prise d'air extérieur en haut et en bas avec en clapet anti retour pour éviter que de l'air chaud ne s'échappe de la serre.

Concernant le tuyau qui part dans le sol, je pensais qu'il valait mieux récupéré l'air le plus chaud au sommet de la serre pour avoir un T2-T1 le plus élevé mais d'après toi, il vaut mieux privilégié un refroidissement rapide de l'air chaud.

De toute manière les différentes configurations peuvent être essayées la serre bien chaude en été sans vent pour mesurer les différents débits d'air et la température de la serre.
Seule l'expérience est valable

Bien sûr. Mais vu la complexité de réaliser un système de tuyaux à plus de 3m de profond, je souhaiterais au travers de cette discussion valider le concept d'un point de vue théorique.

Est ce que ce dernier schéma vous convient mieux?