Sujet: Une cloche expérimentale qui améliore le chauffage d’un poele standard.

Posté le: 24/06/2018 09:47
Par : fiedia

Cette expérience a pour but d’étudier les caractéristiques thermiques d’une cloche à fumées et de réaliser un modèle thermique pour aider au dimensionnement de telles cloches.



Poele :
- Godin 3121
- puissance 10kW
- diamètre des tuyaux : 125 mm

Cloche :
- pose sur chant de briques de récupération (non réfractaires).
- joints réalisés à l’argile afin de pouvoir récupérer les briques.
- cloche composée d’une seule peau afin de simplifier la réalisation (installation provisoire).
- plafond constitué d’une plaque de fonte, étanchéité à la laine d’acier (5 Euros le rouleau et exempt de microfibres toxiques), couverture de tomettes de récupération jointées à l’argile.

Modèle sketchup : http://www.ecologie-pratique.org/mediagallery/media.php?f=0&sort=0&s=20180624082231929





Photos de la réalisation : http://www.ecologie-pratique.org/mediagallery/album.php?aid=1847&page=1

Nota : le trou du bas a été condamné, le tirage n’étant pas suffisant dans cette position (utilisation de la boîte à fumée du Godin).

Résultats :
- Un bien meilleur confort, une impression de chaleur plus diffuse et plus enveloppante qu’avec le poele seul. On est moins sensible aux courants d’air.
- La cloche procure un chauffage régulier même quand la combustion dans le poele est réduite.
- La gestion de l’alimentation en bois est extrêmement simplifiée. Le tirage est lissé par la cloche, ce qui réduit les pics de chaleur après rechargement du poele et permet de réactiver le feu avec très peu de braises (le tirage reste important même quand le feu est très faible). Le régulateur de tirage est rendu inutile (50 Euros d’économies).
- Nette baisse de consommation de bois. Difficile à chiffrer mais approximativement entre 30% et 50% en moins pour un confort amélioré.


A améliorer :
- Forte odeur de fumées due au manque d’étanchéité. Il faudrait d’abord utiliser plusieurs peaux avec joint de dilatation entre elles. Les joints ont été réalisés avec un minimum d’argile afin d’améliorer la récupération des briques. Il faudrait sans doute être plus généreux.
- Pour un feu moyen, la température des fumées est inférieures à 100°C, donc risques de condensation et encrassement des tuyaux. La cloche est sans doute trop grande par rapport à la puissance du poele.
- La cloche refroidit en quelques heures et ne permet pas de garder une température agréable sur une demi journée. L’ajout de peaux supplémentaires permettrait d’augmenter l’inertie thermique.

Cette cloche n’a pratiquement rien coûté et pourtant la sensation de bien être apportée est telle que je conseille vraiment d’essayer.

Un modèle thermique a été développé pour dimensionner de telles cloches.

conception du deuxième prototype

Posté le: 30/09/2018 11:23
Par : fiedia

Je prévois de faire un nouveau prototype de cloche.

Objectif :
- Evaluer quelle taille de cloche est nécessaire pour chauffer mon salon
- Améliorer un modèle thermique permettant de dimensionner les cloches (mon but étant de chauffer 3 pièces avec un batch box)
- Augmenter la température des fumées de sortie
- Étudier l’efficacité des cloches en fonction de la hauteur de sortie des fumées

Améliorations par rapport à la cloche actuelle :
- Double peau (briques pleines)
- Masse doublée ( ~ 700 kg)
- SIA reduite (perimetre interne - 30%, section interne / section sortie = 5.16)
- Hauteur variable (0.5m à 1.5m en ajustant la longueur du tuyau interne de sortie)
- Plusieurs thermocouples montés dans la masse
- Regard de nettoyage
- Dos isolé (béton cellulaire)
- Toits en béton.

Poele dans la cuisine :


cloche dans le salon :


peau intérieur + les 2 toits :


Bypass + tuyau interne de longueur variable :


ensemble :


Le dernier modèle thermique a été utilisé pour estimer les performances de cette nouvelle cloche :



Après 2 heures de feu intense, la température des fumées devrait être plus chaude que pour l’ancienne cloche (35 °C) avec une puissance de chauffe 25% plus faible (1 500W). La puissance de chauffe devrait être meilleure le lendemain matin (300W 9 heures après extinction du feu soit 50 % de plus)

Plusieurs thermocouples seront montés dans la masse de la cloche :





Je voudrais enregistrer :
- La température à l’intérieur de la cloche à différentes hauteurs. Je veux mesurer l’impact de la hauteur du point de sortie des fumées (longueur du tuyau interne)
- Le gradient de température à travers les parois au dessus, devant et derrière afin de mieux caractériser les transferts de chaleur
- Température ambiante du salon
- Température d’air primaire + vitesse afin de déduire le débit massique
- Température des fumées en sortie de cloche, sortie de cheminée et point milieu pour calculer le tirage

Je prévois d’utiliser une carte Arduino et un PC pour gérer 7 thermocouples en parallèle. J’espère mesurer la vitesse de l’air primaire avec un ventilateur de PC si ce dernier est assez sensible…

modele sketchup modele sketchup

Re : Une cloche expérimentale qui améliore le chauffage d’un poele standard.

Posté le: 30/09/2018 20:28
Par : Pascal B.

Ton travail est très intéressant et devrait bénéficier à la réflexion de nombreux membres de la communauté.

As-tu la possibilité d'analyser la qualité de tes combustions ?
As-tu envisagé une évacuation de la cloche par le bas ?

Au plaisir de suivre la suite de tes aventures.

Re : Une cloche expérimentale qui améliore le chauffage d’un poele standard.

Posté le: 01/10/2018 06:56
Par : fiedia

Merci Pascal pour tes encouragements.

Je n'ai pas encore envisagé d'analyser le qualité des combustions car mon objectif est de caractériser la cloche. Le poêle est ici juste une source de chaleur que je compte remplacer par un batch dans la version finale.

Il y aura certainement un dépôt de créosote vers le bas de la cloche. Cependant je ne compte pas utiliser cette cloche plus d'une saison.

Concernant l'évacuation des fumées, elle se fait par le bas. il y a un tube à l'intérieur de la cloche. Je compte faire varier la longueur de ce tube afin de changer la hauteur de sortie des fumées. Si tu ouvres le fichier sketchup, décoche les couches : layer0 et skin 2, tu verras le tube à l'intérieur et le bypass qui permet de démarrer le feu avec un bon tirage.

Re : Une cloche expérimentale qui améliore le chauffage d’un poele standard.

Posté le: 30/11/2018 23:09
Par : caricion

Citation : fiedia



Concernant l'évacuation des fumées, elle se fait par le bas. il y a un tube à l'intérieur de la cloche. .



Très intéressant cette idée, elle peut peut-être permettre de simplifier les constructions ?
Pas d'effets pervers ? (durée de vie du tuyeau, ...)

Re : Une cloche expérimentale qui améliore le chauffage d’un poele standard.

Posté le: 03/11/2019 09:42
Par : fiedia

Bonjour Caricion,

Désolé de répondre si tard. j'ai sans doute omis de cocher la case "M'avertir des réponses".

Après une saison de chauffage avec la cloche version 2, Je n'ai vu aucune dégradation des tuyaux. J'ai changé plusieurs fois la longueur du tuyau à l'intérieur de la cloche. Ce dernier avait un peu de dépôt mais vraiment minime par rapport au bistre déposé dans la première cloche.

Attention, je ne sais pas ce qui se passerait si le tuyau était directement mis derrière un rocket. Dans ma cloche, la température max des fumées en sortie est de 250°C. Donc pas de risque de ce côté là. Le tuyaux est en contact aussi avec les fumées en entrée de cloche. Ces fumées atteignent 700°C et le tuyau conduisant ces fumées entre la cloche et le poele ne présente aucune dégradation si ce n'est un bleuissement tout à fait habituel pour un tuyau inox.

Re : Une cloche expérimentale qui améliore le chauffage d’un poele standard.

Posté le: 23/11/2019 18:52
Par : fiedia

Un petit point sur cette expérience.

La cloche 2 marche pour sa deuxième saison. Elle permet de tempérer mon salon.

Sécurité avant tout :
La première cloche présentait des dépôts de créosote. Je crains l’accumulation de gaz et une explosion. J’avais utilisé du bois humide et laissé des bûches brûler au ralenti.
La deuxième cloche ne présente que des cendres et des suies à l’intérieur (prévoir un regard de nettoyage). Je ne brûle que des bûches refendues à 5 à 7 cm de diamètre et du bois bien sec. Le tirage du poêle est toujours au maximum, le bois doit se consumer le plus vite possible.

Je suis en train d’exploiter les nombreuses mesures mais voilà quelques résultats :
- Puissance max générée de 1 kW environ. C’est pas du tout négligeable car en continu et avec un large rayonnement.
- Température de peau max à l’intérieur de la cloche de 300°C. mes briques pleines de récup ainsi que le couvercle en mortier réfractaire de base semblent bien supporter. Les fumées en entrée peuvent atteindre 700°C.
- Hauteur intérieure de 1.4m. Le dernier tiers ne chauffe pas. Une cloche de 1m pour un poêle de diamètre 125mm suffirait sans doute.

ecologie-pratique.org - Forum
http://www.ecologie-pratique.org/forum/viewtopic.php?showtopic=5769