Chauffage, isolation, ventilation, VMC, refroidissement...Projet de clim écologique fabrication maison

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Chris_Workshop
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Projet de clim écologique fabrication maison

par Chris_Workshop » 30/07/19, 12:26

Salut,

Je viens ici partager mon projet de refroidisseur d'air (plutôt que le terme inapproprié de climatisation mais qui est pourtant majoritairement utilisé dès lors qu'on parle d'un dispositif rafraîchisseur) ultra économique mais néanmoins efficace (du moins j'espère) fabrication maison à partir d'éléments majoritairement récupérés. Tellement économique qu'un panneau solaire d'environ 100W pourra le faire fonctionner.
Plutôt qu'un long discourt, voici l'exposition du principe et le début des travaux en vidéo. ultérieurement la vitesse des ventilateurs sera gérée par une carte Arduino.

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Forhorse
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Re: Projet de clim écologique fabrication maison

par Forhorse » 30/07/19, 14:21

L'idée n'est pas mauvaise, on est quasi dans le concept du puits canadien/provençal hydraulique. Dommage que ce n'est pas généralisable.
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sicetaitsimple
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Re: Projet de clim écologique fabrication maison

par sicetaitsimple » 30/07/19, 15:38

Pourquoi pas si effectivement on a une grande réserve d'eau fraîche, ce qui ne me parait quand même pas très courant....

Ceci dit, je n'ai aucune idée des caractéristiques thermohydrauliques d'un ensemble ventilateur/radiateur de voiture. Certes on peut faire et regarder ce que ça donne, c'est une approche.Mais calculer le potentiel de refroidissement sous ce régime complètement différent ( 15° entrée eau, mettons 25 à 30°entrée air) serait peut-être un préalable. Encore faut-il avoir au moins un ordre de grandeur des valeurs principales caractérisant les équipements (débits, surface d'échange,...).
J'ai peur que même si ça fonctionne parfaitement d'un point de vue "mécanique", les performances thermiques soient un peu décevantes.Mais ce n'est qu'un pressentiment, tant mieux si je me trompe!
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enerc
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Re: Projet de clim écologique fabrication maison

par enerc » 30/07/19, 16:40

Très bonne idée!
Pour le dimensionnement: une voiture qui fournie 20 kW de puissance moyenne à la roue en dissipe au moins 20 kW dans le radiateur pour environ 60°C de variation de température. (20% de l'énergie part dans le radiateur: https://entretien-voiture.ooreka.fr/ast ... -du-moteur)
Si on autorise 10°C de différence de température dans le montage (de 15° à 25°C) ça fait 3 kW quand même.
Restons sur une puissance de 2 kW de climatisation.
Il faut un débit d'eau de: 2000/4.18/10 -> 47 grammes par seconde, soit 172 litres par heure. La pompe les fera largement.
L'incertitude reste sur le débit d'air qui est énorme dans une voiture dès que la vitesse augmente.
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Chris_Workshop
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Re: Projet de clim écologique fabrication maison

par Chris_Workshop » 30/07/19, 17:24

J'ai déjà fait quelques calculs.

Concernant la quantité d'eau et sa localisation, il est impossible que celle ci soit réchauffée par l'apport de la chaleur qui sera pompée par le radiateur.
La température de l'eau n'augmentera pas ou plutôt elle augmentera de manière infinitésimale. Il faut 1 calorie pour élever la température d'1 gramme d'eau de 1°C et 1 calorie = 4,18 joules.
Il y a 20000 litres d'eau dans la citerne. donc 2x10 puissance 7 grammes d'eau. Par conséquent il faut 83,6 mega joules pour élever ces 20m3 d'eau de 1°C. Soit l'équivalent de 23,2 kW.h. Ce qui signifie qu'il faudrait fournir une puissance de 23,2 kW pendant 1h pour élever la température de 1°C dans la citerne en supposant que celle ci soit parfaitement isolée. Mais cette réserve est en contact avec une surface de 32,5m² de béton. lui même en contact avec la terre jusqu'à une profondeur de 5m. Donc même avec une telle puissance on arriverait pas à faire chauffer cette eau en réalité.

Après le radiateur sera bien loin d'être capable de fournir une telle puissance thermique. En ce qui le concerne je me base sur une estimation à partir du petit rafraîchisseur d'air de 7000 BTU que j'ai pour l'instant. L'air qui en sort est refroidit à 15°C justement. Mais clairement mon système sera très supérieur. Déjà la surface d’échange du radiateur de 306 est presque 6x supérieure à celle du rafraîchisseur (665x350mm contre 220x180mm soit 2325cm² contre 396cm²). En plus la partie soufflante du rafraîchisseur ne casse pas 3 pattes à un canard. Les 2 motoventilateurs de 306 brassent clairement plus d'air, mais alors beaucoup plus. Alors qu'on sent à peine le souffle du rafraîchisseur à 1m, on a les cheveux au vent à la même distance des ventilos. Donc la dessus je suis tranquille.

Autre avantage par rapport au rafraîchisseur, la fenêtre sera fermée alors que lui à besoin qu'elle soit ouverte pour passer le tuyau d’évacuation de l'air chaud et faire entrer de l'air pour justement compenser l'air sortant par ce tuyau. Rien que ça, ça grêve largement les performances du rafraîchisseur. Mon système fonctionnera toutes fenêtres fermées donc.

Malgré tout ce petit rafraîchisseur dont je parle arrive à faire passer la température d'une chambre de 22m² de 31°C à 27°C en 4h. Pas si mal. ll est donné pour 7000 BTU (unité à la noix que je maîtrise pas mais qui équivaudrait à 0,293W). Donc à priori mais sans garantie 7000 BTU correspondent à 2051W. Peut être des experts nous donneront ils des précisions là dessus. En attendant je table sur le fait que mon système sera au moins aussi performant que ce petit rafraîchisseur. Par conséquent s'il envoie 2kW thermique dans la citerne il est pas près de réchauffer l'eau qu'elle contient comme démontré plus haut. Ces 2000W seront aisément diffusés dans le sol environnant.

Le débit de la pompe à delta P 0 est de 1600l/h. Vu que la colonne d'eau montante qui va au radiateur fera le même poids que celle qui redescend dans la citerne on est à delta P 0. Vu qu'il y aura des pertes de charges à cause des tuyaux et autres rétrécissement je table sur 1200l/h. Soit une vitesse de l'eau dans les tuyaux Ø15mm de 1,9m/s environ. Avec une telle vitesse, un tel débit, nul besoin que les tuyaux ne soit isolés. Ils seront froids en permanence. Et même si c'est seulement la moitié en réalité ça ne changera rien.

Voilà donc même si tant que c'est pas testé en conditions réelles on peut pas être totalement sûr, y a quand même assez peu de suspense qu'en à la réussite de ce système.
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sicetaitsimple
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Re: Projet de clim écologique fabrication maison

par sicetaitsimple » 30/07/19, 18:22

Chris_Workshop a écrit :J'ai déjà fait quelques calculs.

Concernant la quantité d'eau et sa localisation, il est impossible que celle ci soit réchauffée par l'apport de la chaleur qui sera pompée par le radiateur.
La température de l'eau n'augmentera pas ou plutôt elle augmentera de manière infinitésimale. Il faut 1 calorie pour élever la température d'1 gramme d'eau de 1°C et 1 calorie = 4,18 joules.
Il y a 20000 litres d'eau dans la citerne. donc 2x10 puissance 7 grammes d'eau. Par conséquent il faut 83,6 mega joules pour élever ces 20m3 d'eau de 1°C. Soit l'équivalent de 23,2 kW.h. Ce qui signifie qu'il faudrait fournir une puissance de 23,2 kW pendant 1h pour élever la température de 1°C dans la citerne en supposant que celle ci soit parfaitement isolée. Mais cette réserve est en contact avec une surface de 32,5m² de béton. lui même en contact avec la terre jusqu'à une profondeur de 5m. Donc même avec une telle puissance on arriverait pas à faire chauffer cette eau en réalité.


Comment ça? Admettons que ton système, aux conditions "nominales" ( eau en entrée à 15°, air à voir mais disons entre 25 et 30°) ait une puissance frigorifique de de 2kW.
Sur 24h, en prenant tes valeurs, la température d'eau de ta citerne va augmenter de 2°, et peu à peu effectivement ça va diffuser dans le béton puis la terre en ralentissant le gradient d'augmentation de température de l'eau, celle-ci continuant quand même à augmenter si ça fonctionne plusieurs jours de suite. Et une fois le béton et la terre plus chaude, ton eau aura bien du mal à refroidir même en cas d'arrêt de l'installation.
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Re: Projet de clim écologique fabrication maison

par enerc » 30/07/19, 19:53

Prenons le cas d'une terre qui conduit bien la chaleur et qui maintient 15°C autour de la cuve.
Le béton a une conductivité de l'ordre de 1 (1,75 si il est armé).
Pour 35m2 de surface, 5°C d'écart de température entre l'eau et la terre et 10 cm d'épaisseur de béton, ça donne:
35*5(°C)*1(ou 1,75)/0.1(épaisseur) -> 1750 W.

Clairement la témpérature dans la cuve va monter, mais ça va beaucoup dépendre de la terre qui entoure la cuve. Si c'est humide, pas de soucis.
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Re: Projet de clim écologique fabrication maison

par Chris_Workshop » 30/07/19, 20:37

Ici le sous sol, c'est ce qu'on appelle du platin, c'est à dire des strates de calcaire. C'est dur à creuser et ça se tient tout seul. Mais c'est une passoire. Il peut pleuvoir des torrents, ça par directement dans le sous sol. Donc les vieux pour faire les citernes comme la mienne dans le temps, ils creusait puis enduisait le trou avec du ciment qu'ils talochaient. Et à force ça fissure d'où le fait qu'elle fuit. Pas e béton armé mais pas plus de 3 ou 4 cms par endroit.
Pour avoir creuser une cave, le sol est très humide. Quand on creuse on sent l'humidité et les pierres sont légèrement grasse au touché. Voilà de quel type de sol il s'agit :



L'eau de la citerne ne chauffera pas tant que vous le dites parce que vous prenez des hypothèses différentes de ce que sera l'usage du système. Aujourd'hui en période de canicule, je mets mon rafraîchisseur d'air mobile en route vers 19 -20h et je l’arrête à 23h 23h30. Ça suffit comme je le disais à faire descendre à 26 27°C la température de la pièce. Je pense que mon système aura des performances comparables mais de toute façon il n'est pas question de descendre en dessous de 25°C. Par conséquent il ne tournera pas tout le temps. Et donc il ne balancera pas autant de kW.h que ça par jour dans l'eau de la citerne. De plus plus le delta T diminue entre la température de la pièce et la température de l'eau, plus l'efficacité diminue. Par conséquent plus il va tourner moins il va envoyer de calories dans la cuve. Et puis il faut aussi tenir compte du fait que la maison est bien isolée. 10cm de laine de verre sur les murs et 25 au plafond. Donc la chaleur puisée ne revient pas comme ça. Une fois le gros effort fait pour abaisser à 25 26°C, le reste c'est du maintien et la puissance envoyée dans la cuve devient beaucoup plus faible. D'ailleurs le maintien pourrait s'imaginer en faisant tourner les ventilos très lentement.
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Re: Projet de clim écologique fabrication maison

par sicetaitsimple » 30/07/19, 21:43

Bien entendu si tu n'envisages de t'en servir que 3 à 4h par jour c'est différent. Mais dans ce cas change le titre, ce n'est plus une climatisation, c'est un "rafraichisseur" aux performances limitées en cas de canicule prolongée.
En tous les cas bon courage et bonne réussite!
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Re: Projet de clim écologique fabrication maison

par GuyGadebois » 30/07/19, 23:03

sicetaitsimple a écrit :Bien entendu si tu n'envisages de t'en servir que 3 à 4h par jour c'est différent. Mais dans ce cas change le titre, ce n'est plus une climatisation, c'est un "rafraichisseur" aux performances limitées en cas de canicule prolongée.
En tous les cas bon courage et bonne réussite!

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