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Réponse dans le forum : Re : design d'un batch + 3 cloches avec l'aide d'un modèle thermique

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

Réponse dans le forum : Re : Batch box 125mm et deux cloches briques

Encore quelques points d'amélioration Utilisation et entretien : - Foyer : il serait plus confortable pour le chargement et le nettoyage du foyer que son plafond soit situé au moins 200mm plus haut. Avec un batch 200, on gagne déjà 180mm. Je vais essayer de remonter le bas de 100mm si la longueur du HR et la hauteur sous plafond le permettent - Cendres et poussière : - les cendres et parfois des braises peuvent tomber lors de l’ouverture de la porte. J’aimerais les récupérer à l’aide d’une bavette située sous cette dernière. - Le bois est une grosse source de poussières. Il faudrait prévoir une niche sous le foyer pour stocker le bois et contenir la poussière à l’aide d’un petit muret (30mm de haut). - Fumées : - les fumées s’échappent de la porte quand on l’ouvre, j’aimerais les aspirer par un tirage secondaire soit au dessus de la porte comme dans les anciens fours à pain. - Cette fumées noircit la brique au dessus de la porte. Je prévois d’utiliser un matériau plus facile entretenir comme de l’acier. - Outillage pour les cendres et les braises : une pelle étroite pour ramasser les cendres dans le bas du foyer, un petit râteau pour séparer les cendres et les braises (je les pousse au fond quand je recharge), une petite brosse avec un long manche afin d’éliminer les cendres tombées dans l’admission d’air secondaire. - Nettoyage de la cloche : au vu de la quantité de suie déposée dans ma présente cloche, il est indispensable de prévoir des regards de nettoyage. Je vais sans doute les faire en métal de 4mm, peut-être avec de la superwool à l’intérieur Améliorations pour la cuisson : - Four noir ou four blanc : Je pensais qu’un four noir serait plus chaud qu’un four blanc. Dans cette configuration, le four est juste au dessus du foyer. La sortie des fumées est à gauche de la sole du four. Au vu des relevés de température, cette dernière est bien plus chaude que les fumées environnantes. J’espère donc obtenir une température plus élevée avec un four blanc au dessus du foyer. - four noir ou four blanc : en plus de performances thermiques faiblardes, mon four s’est couvert de suies dès les premiers feux. N’oubliez pas votre cocotte dedans avant de lancer un feu. Elle sera vraiment difficile à nettoyer. - contrôle de la température du four : quels moyens pour refroidir le four si il devient trop chaud ? Prévoir des ouvertures en dessous et au dessus ou tout simplement ouvrir la porte ? - barbecue : c’est pas vraiment conseillé car cela peut encrasser les cloches, cependant j’utilise mon poêle comme un barbecue ou plutôt un tandoor. Je vais ajouter des rainures sur les côtés du foyer pour insérer des grilles de cuisson. - soupes et ragoûts : soit dans le four quand le feu est éteint soit prévoir une place à température modérée pour poser la casserole