Bienvenue sur ecologie-pratique.org, anonyme 22 oct. 2021 - 04:28


 28/06/2018 10:51 (Lu 4115 fois)  

Status : hors ligne

fiedia

Utilisateur

Feuilles
Enregistré: 24/06/2018
Réponses: 39
Je voudrais pouvoir chauffer le plus de pièces possibles avec un batch rocket. J’ai dessiné une configuration Batch + 3 cloches afin de chauffer 3 pièces (75% de la maison). Pour le dimensionnement des cloches, je me suis aidé d’un modèle thermique succinct élaboré à partir d’une cloche prototype (voir fil http://www.ecologie-pratique.org/forum/viewtopic.php?showtopic=5769 et http://www.ecologie-pratique.org/forum/viewtopic.php?showtopic=5770). Vu que c’est mon premier essai, j’aimerais avoir des conseils. J’ai de nombreuses questions. J’espère que vous pourrez m’éclairer.

La maison :




La moitié Est est constituée d’une cuisine au rdc et d’une chambre à l’étage.



Un salon au Rdc de la partie Ouest, l’étage ne sera pas chauffé par le rocket.



Un batch de 200mm doit chauffer l’ensemble. Il est situé dans la cuisine (rdc est)/
Afin de limiter l’encombrement, le chargement doit être latéral (porte vitrée) et le heat riser décentré dans le coin opposé à l’ouverture (au fond à droite).



Le heat riser débouche dans une première cloche chauffant la cuisine (dimensions intérieures : 74cm x 24cm x 90cm; section cloche / heat riser = 5.5; SIA ~ 1.25 m², distance heat riser / plafond de la cloche = 30cm, épaisseur des parois ~18cm double peau).



J’aimerais placer un four au-dessus du foyer. Il serait chauffé par le foyer en dessous à travers les briques réfractaires et au dessus par les fumées de cette première cloche.

cloche 1 :


Les fumées sortent de cette première cloche, traversent le mur et entent dans une deuxième cloche. Cette deuxième cloche est située sous l’escalier du salon (diametre intérieur : 28cm; hauteur moyenne : 200 cm; max SIA ~ 3.75 m²; épaisseur de paroi ~12cm double peau).

cloche 2 :


En sortie de cette deuxième cloche, les fumées retraversent le mur, débouchent au dessus de la batch box et montent directement à l’étage dans la troisième cloche (SIA ~ 2.15 m²).

cloche 3 :


Soit un SIA total de ~ 7.15 m².

Estimations du modèle thermique appliqué aux 3 cloches :


La taille de la première cloche a été réduite le plus possible afin de laisser de la chaleur pour les cloches suivantes. La deuxième cloche a été conçue pour chauffer au maximum le salon (cylindre, hauteur max, paroi plus fine). La troisième cloche ne doit pas chauffer excessivement car nous apprécions une chambre fraîche.

Bien que la SIA soit acceptable pour un batch de 200mm (9m² max), le modèle prévoit une température de fumées inférieure à 100°C en sortie. J’ai ajouté plusieurs moyens d’augmenter le tirage au cas où le foyer ne suffirait pas à chauffer toute cette masse (~3 tonnes).

Bypass de la cloche 2 à travers le four : deux plaques situées sur le dessus et sur le côté gauche du four permettent de court-circuiter la deuxième cloche. Les fumées de la cloche 1 traversent alors le four et vont directement dans la cloche 3. La température du four devrait alors être augmentée (transformation du four blanc en four noir).



le modèle thermique prévoit dans ce cas une température de fumées de 270°C en sortie. Cela devrait créer un tirage tout à fait acceptable sans condensations.



Régulateur cloche 2 : la cloche 2 a été conçue pour diffuser un maximum de chaleur dans le salon. Une tirette permet de raccourcir le chemin des fumées à l’intérieur de la cloche. L’ouverture est graduelle et permet donc de réguler graduellement la puissance de cette cloche.



D’après le modele thermique, le régulateur grand ouvert réduit de moitié le chauffage du salon et double celui de la chambre.



Regards de visite :

Il y a 4 regards de visite :
- Dans la cuisine à travers le four, la plaque supérieure donne accès à l’intérieur de la cloche 1 et au conduit supérieur vers la cloche 2.
- Dans la cuisine à gauche du four, le regard permet d’accéder à la partie intérieure gauche de la cloche 3 et au conduit inférieur vers la cloche 2.
- L’intérieur de la cloche 2 est accessible via le regard situé au bas de cette cloche
- Pour la partie droite de la cloche 3, le regard à droite permet d’accéder au conduit jusqu’au toit et au fond de la cloche en poussant la plaque pivotante (cette plaque peut aussi réguler la puissance de chauffe de cette cloche).



Tout ceci est très prometteur mais, n’ayant aucune expérience dans la construction de poele de masse et de rocket, je me pose beaucoup de questions. J’espère que vous pourrez m’aider avant que je me lance dans les travaux :
- superposition des cloches : avez-vous déjà testé le comportement de cloches superposées comme les cloches 1 et 3 ? des surprises ?
- contre tirage : je crains que le regard à gauche du four crée un contre tirage. Cependant la cloche 3 est chauffée par le heat riser à travers le plafond de la cloche 1. cela devrait aspirer les fumées et éviter le contre tirage. Avez-vous déjà testé une telle configuration ?
- temps de combustion d’un chargement de bois : j’ai supposé que le chargement complet brûlerait en 2 heures en donnant une température moyenne de 700 °C en haut du heat riser. Est-ce réaliste pour un batch box de 200 mm ?
- Heat riser et autres matériaux : connaissez-vous un fournisseur pour les tubes en céramique (heat riser), la superwool et des plaques en céramique pour le toit du heat riser ?
- Isolation de la face arrière : pour isoler les cloches 1 et 3 du mur de refend, j’ai prévu de monter une peau de béton cellulaire de 5 cm d’épaisseur. Celle-ci serait isolée des fumèes par une peau en briques de 12cm d’épaisseur. Est-ce une bonne solution ?
- Linteau : j’ai besoin de deux liteaux de 72 cm au dessus du four. L’un des deux sera en contact avec les fumées de la cloche 1 (sortie du heat riser). Je crains que le béton armé ne tienne pas longtemps à cause des contraintes thermiques. Quelle solution existe-t-il pour de tels linteaux ?
- Portes : avez-vous des conseils à me donner sur la fabrication des portes ? est-ce que je peux utiliser du verre et des profilés d’acier standards et de quelles épaisseurs ?
- Quelle est le meilleur isolant pour le heat riser : perlite ou vermiculite ?
- Le heat riser se situe au fond à droite de la box (vu de la porte). J’ai compris que l’arrivée d’air primaire est idéalement placée devant à gauche. Avez-vous des exemples de telles configurations (photos ou fichier skp) ?
- Voyez-vous d’autres points auxquels je dois faire attention ?

modele sketchup : http://www.ecologie-pratique.org/mediagallery/media.php?f=0&sort=0&s=20180628125039788

 08/08/2021 08:29  

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fiedia

Utilisateur

Feuilles
Enregistré: 24/06/2018
Réponses: 39
J’ai envisagé il y a trois ans de construire un batch rocket qui permettrait de chauffer 3 pièces à lui seul. Le manque de connaissance sur le comportement thermique des cloches m’a convaincu de passer par plusieurs essais avant de me lancer dans un projet aussi complexe. Aujourd’hui, après 4 prototypes de cloches et batch, je me sens plus confiant pour réaliser ce projet bien qu’il reste encore beaucoup d’inconnues.

Le design reste relativement identique (batch 200mm et 3 cloches) mais j’ai modifié la circulation des fumées et la position du foyer. J’ai ajouté aussi plusieurs éléments qui permettront d’améliorer l’utilisation du poêle au jour le jour.

Vue d’ensemble:

Cuisine + chambre au dessus :


Salon :



HR:

- dimensionnement du HR : suivant les feuilles de calcul, un batch 250mm est recommandé pour chauffer ma maison. Seulement, cela implique de charger le foyer avec 30 kg de bois chaque fois. Cela me paraît énorme. Pendant les deux dernières saisons, j’ai pesé le bois que je brûle chaque jour. Avec mon poêle Godin, j’ai réussit à chauffer la cuisine au dessus de 20°C et le salon autour de 16 °C sans jamais brûler plus de 32 kg par jour. Donc, un batch 200mm avec une charge de 14kg par feu devrait suffire. Je vais peut-être devoir recharger 2 à 3 fois le poêle pendant la période la plus froide mais me contenter de 1 à 2 feux par jour le reste de l’hiver.

- forme et matériau du HR : Au cours de mes essais de combustion avec un prototype en béton cellulaire, j’ai remarqué que la combustion est plus propre avec un Hr cylindrique (base ronde) et avec de faible inertie et conduction thermique. Mon dernier prototype bâti avec des briques réfractaires denses est ok mais je trouve que le temps de montée en température pourrait être raccourci. Je vais donc tester des briques réfractaires plus légère pour cette construction. Je teste aussi la construction octogonale proposée par Peterberg sur batchrocket.eu.

HR :



Foyer :



- Emplacement du foyer : J’ai remarqué sur mon dernier batch que le foyer est une source de chaleur très importante. Les relevés ci-dessous montrent que la température de peau au niveau du foyer est plus chaude que tout le reste de la cloche (courbe bleue du dernier graphique). La chambre de combustion devrait donc être orientée de manière à chauffer la pièce plutôt que l’intérieure de la cloche.


- Orientation du foyer : Tout le monde se place devant la vitre du foyer pour se réchauffer. C’est la meilleure source radiante. Je vais donc orienter la fenêtre du foyer vers le centre de la cuisine. La chambre de combustion étant perpendiculaire au mur, il devient intéressant de tester un sidewinder afin de limiter l’empreinte du poêle dans la pièce.


Dimensionnement des cloches:

- Dimensionnement cloche1 : mon dernier prototype (batch 125mm) présentait une surface radiante de 2.2m². Cela a été suffisant quand la température extérieure restait au dessus de 10°C. Au contraire, quand la température extérieure est descendue à -7°C, j’ai beau eu faire 5 à 6 feux par jour, la température de peau de la cloche est montée jusqu’à 80°C mais la cuisine est restée en dessous de 13°C. Il faut donc une surface radiante bien supérieure (6.2 m² dans ce nouveau design pour 4 m² de SIA).


- Dimensionnement cloche2 : il y a deux hivers, une cloche alimentée par mon godin (fumées de 600 à 700°C) et de surface radiante de 2.1 m² a été suffisante pour réchauffer le salon autour de 16°C. Ceci apporte un confort bien supérieur dans la cuisine car les courants d’airs entre les deux pièces sont alors fortement diminués. Il faut donc prévoir une surface radiante de 2.1 m² minimum

- Hauteur cloche2 : la température de peau de ma dernière cloche au salon était bien plus chaude dans la partie supérieure. J’ai réduit la hauteur effective de la cloche sans impacter significativement ses performances thermiques. Une cloche large et courte semble plus efficace que étroite et haute. Je réduit donc la hauteur de la nouvelle cloche à 1.1m et je l’élargis afin d’obtenir une surface radiante de 3.6m² (SIA = 3.3m²). La partie sous hourdi est isolée mais la partie sous escalier en bois n’est pas isolée afin de limiter les courants d’air venant de l’étage supérieur.


- Connexion entre les cloches 1 et 2 : Chaîner les deux cloches sur mon dernier prototype n’était vraiment pas efficace. Les fumées sortant de la cloche de la cuisine étaient bien trop froides (200°C max) pour réchauffer suffisamment la cloche du salon. Ce nouveau design utilise deux tuyaux pour relier les cloches 1 et 2. La température mesurée des fumées en haut de ma cloche cuisine était entre 400 et 500°C. Cette configuration devrait donc chauffer plus efficacement la cloche du salon.


- Dimensionnement cloche 3 : idéalement, le poêle devrait aussi chauffer de l’eau pendant l’hiver. La troisième cloche est là pour ajouter un circuit de chauffage d’eau dans un deuxième temps. Ses dimensions sont données par la base de la cloche1 et une hauteur raisonnable pour l’accès et le nettoyage. (SIA = 3.2m²).



Circulation de la chaleur :

- Partie supérieure de la cloche1 : les fumées chaudes venant du HR se répandent dans un large espace en haut de la cloche (9 x aire du HR). La cavité au fond à gauche sera remplie de cailloux et argile afin de stocker la chaleur. La cavité du milieu est un conduit pour les fumées montante depuis le bas de la cloche. La cavité à droite est un conduit secondaire dont l’utilité sera expliquée ultérieurement.


- Milieu cloche1 : les fumées plus froides vont tomber dans le conduit à l’avant gauche de la cloche (2.6 x aire du HR). Le conduit s’élargit juste au dessus du banc. Les fumées devraient circuler sur les tiers gauche et droit du banc.


Bas cloche1 : les fumées se dirigent depuis la droite et la gauche vers le fond au milieu pour s’élever dans le conduit vertical vers la cloche3. Nous verrons si les fumées sont encore assez chaudes pour réchauffer le banc.


- Circulation dans la cloche 2 : les fumées chaudes du haut de la cloche1 vont entrer par le tuyau supérieur. Le tuyau inférieur permet d’extraire les fumées refroidies vers le bas de la cloche1. Je vais essayer d’isoler le plus possible ces tuyaux afin de ne pas perdre de chaleur dans le mur de refend.



Bypass:

Cette configuration présente une SIA supérieure aux valeurs recommandées (9m² max). J’ai donc ajouté plusieurs bypass afin de réguler la circulation des fumées entre les cloches.

- Bypass cloche1 : il évite aux fumées le passage par la cloche2 et le bas de la cloche1. Elles vont passer directement dans la cloche3. En jouant sur l’ouverture partielle de cette plaque, j’espère réguler le flux de chaleur entre les cloches 1 et 3.


- Bypass cloche2 : il bloque l’accès au tuyau supérieur de la cloche2 ou bien à l’accès direct au bas de la cloche1. Tourné vers le haut, les fumées vont directement vers le bas de la cloche1. Tourné vers le bas, les fumées sont dérivées vers la cloche2 avant de passer par le bas de la cloche1. J’espère régler le flux de chaleur dans la cloche2 en ouvrant partiellement ce bypass.



- Bypass cloche3 : tournée vers le haut, cette plaque bouche l’accès direct vers le conduit d’évacuation, forçant les fumées à passer par la cloche3.



- Cuisson: j’ai prévu un four blanc au dessus de la chambre de combustion ainsi qu’un emplacement pour réchauffer les plats ou faire mijoter la soupe et les ragoûts devant le four.



- Cendrier : Il y a un trou au fond de la chambre de combustion pour limiter la poussière de cendres lors du nettoyage. Je vais pousser les cendres au fond du foyer plutôt que de les sortir par devant à la pelle. Les cendres vont tomber dans un cendrier situé sous le foyer.



Bypass foyer : l’ouverture du HR est plus basse que le plafond de la chambre de combustion. Les fumées s’échappent dans la cuisine chaque fois que j’ouvre la porte du foyer. C’est particulièrement problématique au démarrage du feu. En outre, pendant cette phase, le fumées sont encore opaques et il est préférable qu’elles encrassent le moins possible les cloches. J’ai prévu un conduit secondaire reliant directement le foyer à la cloche3 qui évite donc le HR et les deux premières cloches. Un bypass permet d’obturer ce conduit.



Bypass hotte de cuisson : l’odeur de soupe et ragoût mijotant pendant des heures colonise rapidement toute la maison. Je vais essayer d’utiliser le conduit secondaire pour brancher une hotte au dessus du four. A utiliser une fois le feu éteint et absence de fumées dans les cloches. Le bypass permet d’obstruer ce conduit.




Nettoyage et maintenance :

- regards de visite cloche1 : il y a deux regards sur la gauche de la cloche1. Ils permettent respectivement de nettoyer les tuyaux haut et bas de la cloche2 ainsi que le haut et le bas de la cloche1. Il y a aussi une porte au dessus du four afin de nettoyer le haut du HR et la partie droite de la cloche. Il y a un regard sous le banc pour le nettoyage du conduit central et le plancher de la cloche.


- Regards de visite cloche2 : Un seul regard devrait suffire pour accéder à l’ensemble de la cloche.


Regard de visite cloche3 : le regard à gauche permet de ramoner le conduit d’évacuation ainsi que le conduit central cloche1. Le regard à l’avant permet de nettoyer la cloche3 et le conduit secondaire.



Dimensions (mm):
HR : 1210 x 200
Foyer : 290 x 420 x 730 ouverture HR à 614 de la porte
Ouverture HR : 316 x 72
Floor channel : 654 x 80 x 50
Sortie du channel : 50 x 50 x 160
Entrées d’air inférieures: 74 x 44 (deux par cadre)
Section intérieure du cadre : 74 x 44
Entrées d’air supérieures : 160 x 20 (deux par cadre)

Je ne sais pas encore si je dois faire une troisième arrivée d’air au dessus du foyer ou si je me contente d’une ouverture de chaque côté.

N’hésitez pas à vous manifester si vous apercevez un problème dans cette configuration.

Fichier sketchup :

http://www.ecologie-pratique.org/mediagallery/media.php?f=0&sort=0&s=20210807224624543

Le fuseau horaire est CEST. Il est maintenant 04:28 .

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