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On considère une maison avec une température intérieure supérieure à celle du sol (bleu) et un tuyau qui part de la maison et traverse le sol en débouchant plus bas que la maison (blanc).

Est-il vrai qu'un flux se crée vers le sol comme indiqué sur cette page :

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



Quelles sont les formules applicables pour quantifier le phénomène et voir sur quels éléments il faut jouer?

Merci.

Aumicron a écrit :

On considère une maison avec une température intérieure supérieure à celle du sol (bleu) et un tuyau qui part de la maison et traverse le sol en débouchant plus bas que la maison (blanc).

Est-il vrai qu'un flux se crée vers le sol comme indiqué sur cette page :

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

Quelles sont les formules applicables pour quantifier le phénomène et voir sur quels éléments il faut jouer?

Merci.

Salut Aumicron
encore une histoire de lapin crétin

C'est de la provocation ??

Le site Fiabitat montre des figures avec une structure plus complexe pour la maison :
double connections en haut et bas et entrées et sorties d'air avec convection contraires, de sorte que la convection se fait dans le sens de l'échangeur le plus puissant où la chaleur la plus forte réchauffe l'air qui monte pour descendre en chauffant l'échangeur moins fort pour la convection en sens inverse !
La différence de force de convection entre les deux fixe le sens de convection, la plus forte oblige la plus faible à avoir un courant d'air en sens inverse !!

Un autre détail qui fera que notre système de puits enterrés fonctionnera ou pas sera la bonne réalisation des écarts nécessaire entre entrées et sorties pour que les thermosiphons puissent s'amorçer tous seuls. Si l'ensemble est correctement dimensionné, alors il se comporte comme une sorte de VMC double-flux

montre que les bons écarts de température sont fondamentaux, le plus fort l'emporte par convection!! Le vent risque de perturber fortement et c'est bon pour un seul climat !!! De plus le diamètre des tuyauteries risque d'être très important et doit être réglable en fonction du vent.
L'orientation des entrées par rapport au vents dominants est cruciale voire être réglable !! A moins de mettre les entrées sorties côtes à côtes!!
A mon avis une circulation électrique complémentaire est indispensable si les conditions ne sont pas bonnes, vent, climat anormal !!
On peut faire de même avec des tuyaux d'eau avec en moins le problème du vent, comme pour les vieux chauffage central à convection naturelle (plutôt lente).

dedeleco, indépendamment du cas de la maison décrite sur le site évoqué, il est indiqué :

Prenons deux situations de départ : 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.

Si on revient à mon dessin du départ où on place une vanne au milieu du tuyau blanc, à l'ouverture de cette vanne un flux devrait se créer vers le bas.

Quelles formules de calcul peut on utiliser pour quantifier ce débit?

pour moi le schéma est incomplet

rien ne se créera

parce que même si la maison n'est pas parfaitement étanche aucun débit ne se fera si au niveau de la maison de l'air ne peut pas entrer ou sortir

donc il faut une VMC

ou alors en version ventilation naturel une sortie en toiture

pour le dimensionnement du tuyau blanc si on le considère comme un puit canadien, il me semble qu'il faut éviter de prendre plus que diamètre 200 (mauvais échange thermique) ou sinon mettre les réseaux en parallèle pour réduire les PdC

voilà mon avis

réponse rapide domaine immense :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Convection
http://en.wikipedia.org/wiki/Convection
et tout sur google ave convection !!
Il faut une entrée d'air ou une boucle en circuit fermé comme pour les vieux chauffage central sans circulateur, avec une maison étanche, évite le pb du vent.
Le plus fort et donc le plus chaud l'emporte par Archimède (volume par densité), comme sur un bateau chargé qui flotte tant que la charge ne dépasse la force d'Archimède !!!

Oublions un instant la maison et regardons le dessin ci-dessous :



Une zone chaude à température T2 et une zone froide à température T1, un isolant les séparant et un tuyau les traversant fermé par une vanne.

Que se passe t-il à l'ouverture de la vanne?

D'après la loi de Newton, lorsqu'un fluide de température T1 est placé en contact avec une surface S de température T2, il se crée un flux de chaleur de la zone chaude vers la zone froide qui est donné par la troisième équation de la chaleur :

flux = h . S . (T2 - T1)

Est ce que le raisonnement est juste?

la paroi séparant les deux milieux étant un isolant il ne va pas se passer grand chose ^^
en réalité l'échange dans ce cas sera de la conduction mais pas de la convection donc formule erronée

I = (e/kS) *Delta(T) de mémoire

mais si on ouvre la vanne pour moi il ne se passe toujours rien
car la T froide est dans le milieu inférieur et la Température chaude au dessus enfin va y avoir un chouilla de conduction donc légère élévation de la température en contact avec la paroi isolante de la partie froide mais pas de mouvement d'air

en revanche si on inverse les températures alors là je suis plus septique les milieux sont-ils finis?
si c'est le cas il va y avoir un début d'amorçage mais ça va tout de suite se stopper pareil conduction et par le fait un léger mouvement de fluide comme dans une casserole

est-il possible de mettre un autre tuyaux à des hauteurs différentes si les milieux sont finis ? dans ce cas une réelle circulation va se créer

Biensur que si qu'il se passera quelque chose... C'est une cavité fermée. Mais là, comme la source chaude est en haut et la source froide en bas, on vas avoir une stratification des couches d'air, et donc ton problème est uniquement conductif... Pas très intéressant si tu veux dissiper tes calories ou en apporter, car l'air à une très faible conductivité (k=0.025W/mK).
Par contre si tu impose une ciculation d'air, tu vas avoir un échange, basé sur la convection forcée :

Nu=C*Re^n*Pr^m

Avec les nombres adimentionné suivants :

Nu = h*D/k le Nusfelt
Re = V*L*rho/µ le Reynols
Pr = 0.7 le Pranlt (valable pour de l'air)

Je ne me souvient plus des valeurs des coefficient de corrélation C,n et m pour un régime turbulent (à partir de Re>2000), mais en laminaire (Re<2000) on a tout simplement Nu=3.66.

Ensuite pour un échangeur :

Puissance thermique = h * S * DTLN

Ou S= pi * D * longueur de tube
Ou DTLN la différence de température logaritmique :

DTLN = (DT1-DT2)/(ln(DT1)-ln(DT2))

ou DT1 la différence de température entre tes deux face à l'entrée, ici Tentrée-Tsol et DT2 la différence de température entre tes deux faces à la sorties, soit DT2=Tsortie-Tsol

ATTENTION : je n'ai pris que la convection. Si la résistance de ton tube n'est pas négligeable (tube non métallique) tu doit la prendre en compte.

PS : Pour les coefficients de corrélations en régime turbulent tu peux les trouver facilement sur google, mais attention prend bien ceux pour un tube et température imposés

loi de Newton laquelle ??
http://www.google.fr/search?client=fire ... =&gs_rfai=
Newton était génial il y a 350ans !

La formule présentée est celle du flux thermique thermique sans mouvement d'air qui est faible car l'air léger est peu conducteur de la chaleur, qui va du chaud vers le froid, mais ceci sans mouvement de l'air.
L'air froid est plus lourd et si en bas, par la loi d'Archimède (2300ans) il y reste sans bouger!

Mais fiabitat montre un cas plus complexe de 4 récipients avec à gauche chaud en bas et à droite froid en bas et deux connexions en haut et bas entre droite et gauche formant une boucle (via l'extérieur sur fiabitat mais c'est plus clair à l'intérieur).
Cette situation peut déclencher une cellule convective de base : le chaud du bas à gauche instable si assez chaud, au dessus d'un seuil, est assez fort pour pousser à droite les 2 chambres en situation stable et pousser l'air froid du bas et démarrer une circulation.
Fiabitat précise que les conditions doivent être respectées (climat); sinon problème surtout avec vent oublié dans les formules !!


Sinon, pour répondre, il faut un cours de physique de base car la convection thermique est complexe et chaque étape doit être comprise
1) effet thermique statique sans mouvement d'air ou d'eau avec flux thermique statique de votre formule et chaleur spécifique qui égalise les températures lentement.
2) changement de densité de l'air ou eau avec la température.
3) Archimède déclenche un mouvement de convection si inversion de densité dans l'air ou eau et force suffisante (seuil) du léger en bas pour pousser le reste qui est stable.
4) la vitesse de circulation est fixée par la force motrice (Archimède, différence de densité liée à la différence de température) opposée à la viscosité du fluide qui freine l'air dans les tubes (complexe, car turbulence, passage de laminaire linéaire en augmentant la vitesse à turbulent avec résistance comme le carré de la vitesse par effet d'inertie (Galilée) (très complexe).

Wikipedia est hyper concis et peu clair (aide mémoire) si on ne connait pas les points de repères (conditions de validité comme air immobile avant de bouger) :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Convection
http://en.wikipedia.org/wiki/Convection
Suivant la langue les explication sont très différentes et pas plus claires vu la complexité des nombreux phénomènes en jeu (des milliers de thèses) !!!
L'enseignement Français est trop formel avec formules souvent sans les points de repères simples et les hypothèses de validité à respecter.
Exemple :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Transfert_thermique
et en anglais un peu plus clair :
http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_transfer
CQFD.
C'est un circuit fermé, comme la convection, les professeurs ont appris comme cela et ils enseignent pareil, au point que si on pose aux professeurs de BTS par exemple, un problème simple bizarre mais qu'ils n'ont jamais vu, ils sont la plupart sans réponse, autant que leurs élèves !!