Fonctionnement d'un thermosiphon

Bonjour

Vous avez ce post pour les calculs :

https://www.econologie.com/forums/chauffage-isolation/calcul[...]tre-et-debit-t7084.html

Globalement, la force motrice est fonction de la hauteur et du delta de température.

Ce que vous voulez calculer, c'est le débit (et pas la quantité d'eau), voir même la puissance calorifique pour qu'elle soit en phase avec celle de votre poelle.

Merci beaucoup briseis pour ce lien qui a l'air très intéressant.

Bonjour,
J'ai étudié la méthode de calcul du lien fourni par Briseis mais je n'ai pas tout compris, j'espère que l'auteur de cette étude apportera des réponses à mes questions postées sur son forum.

briseis a écrit : Ce que vous voulez calculer, c'est le débit (et pas la quantité d'eau), voir même la puissance calorifique pour qu'elle soit en phase avec celle de votre poelle.

Si, par la suite, je souhaite pouvoir en déduire la puissance nominale du poêle à associer à ce type de circuit et puis, calculer combien de calories je peux stocker en une journée de chauffe.

Bonjour

Ben non ? C'est a mon avis (Je ne suis pas chauffagiste ! ) l'inverse :

1/ Calculer les besoins de la maison.
2/ Sur la base de ces besoins, et des régimes souhaités du poelle, calculer la taille du stockage et la puissance du poelle. ( pas besoin d'avoir la même puissance et le même stockage, si le poelle fonctionne 4 fois par jours ou 1 fois par semaine).
3/ Puis, et uniquement puis, calculer le débit nécessaire du thermosiphon pour que la puissance fournie par le poelle soit transféré correctement au stockage.

Mais on s'écarte du sujet initial.

NB, le transfert par thermosiphon c'est bien, mais un circulateur, c'est pas la mer à boire non plus. Surtout que la marche de ce circulateur peut être asservie au fonctionnement du poelle ?

Oui, effectivement, on s'écarte du sujet.

j'ai la réponse à l'une de mes questions : En thermosiphon, le gain de débit gagné par une hauteur plus importante est annulé par les pertes de charge.
D'autre part, une distance  minimum de 50 cm. entre le générateur et l'unité de stockage est conseillée.

Mais ma question principale n'est pas résolue.
Quelqu'un sur ce forum peut-il répondre à cette question de physique :

Avec une section de 25mm. limitée par le bouilleur, quelle est la vitesse de circulation d'un liquide en thermosiphon dans les conditions suivantes ?

- une température entrante dans le bouilleur de 50° ; une température sortante du bouilleur de 80° donc un delta T de 30°.
- Une hauteur entre le milieu du bouilleur et le milieu de la cuve de 2,2m., en tout,
- 5 mètres de tuyaux inox en Ø25 (2,5m. pour le départ, 2,5m. pour le retour). très isolés donc pas de perte de chaleur.
- 4 coudes très ouverts réalisés dans du flexible inox, donc très peu de perte de charge.
 
dans l'attente de vous lire, à bientôt.

Bonjour à tous,

Je reprends cette discussion alors qu'un an s'est passé.

Je n'ai pas trouvé de réponse sur ce site, ou  sur d'autres forums, sur le débit d'un thermosiphon pourtant j'y ai passé beaucoup de temps. 
J'ai abandonné mes recherches théoriques et je me suis tourné vers des recherches empiriques. Je savais que le thermosiphon avait des avantages considérables qui immanquablement vont revenir "à la mode" avec le besoin de "low-tech" que nous ressentons pour traverser l'avenir. 

Immanquablement, les architectes et autres ingénieurs du bâtiment ne manqueront pas de s'y intéresser de nouveau.



- simplification du système,
- aucune consommation électrique
- pas de risque de panne, et pas de matériel à remplacer en cas d'usure ou de panne.
- ni entretien ni de maintenance,
- reste autonome en cas de coupure du courant
- fonctionne en basse pression et en toute sécurité.

En octobre 2023, briseis m'avait écrit : "le transfert par thermosiphon c'est bien, mais un circulateur, c'est pas la mer à boire non plus. Surtout que la marche de ce circulateur peut être asservie au fonctionnement du poêle ?"

Effectivement, mais il ne suffit pas d'un circulateur pour relier un poêle au ballon de stockage. En circuit fermé, il convient d'installer :
- un système de remplissage composé d'un réducteur de pression relié au circuit avec un Té, + Un manomètre + un vase d'expansion + une soupape de sécurité pour limiter la pression + des vannes
et autres raccords de plomberie + un circuit d'évacuation relié au réducteur de pression et à la soupape d'écoulement thermique … estimons cela au minimum à 150 €.
Il faut y ajouter :
- une soupape d'écoulement thermique pour limiter la température du circuit en cas de sur chauffe  -  68€.
- un groupe anti-condensation 55° dans lequel se trouvent le circulateur, et un thermovar avec sa vanne trois voie.                                                                                                                             - 412€.
- un clapet anti-retour                                                                                                    - 10€.
- un purgeur automatique                                                                                               - 10€.
- un système de régulation électronique                                                                      - de 280 €. à 800 €.

Total : entre 870€. HT. Et 1390€. HT  à cela s'ajoute la TVA et la rémunération de l'installateur si l'on ne le fait pas par soi même. bref, ce n'est pas la mer à boire mais comme je suis entrain de le démontrer, on peut simplifier efficacement avec le thermosiphon.

Concrètement : Notre poêle-cuisinière-bouilleur se trouve dans notre salle à manger et le ballon tampon juste au dessus, sur la mezzanine.

Lors des premiers essais, j'ai relié les entrées et sorties de notre poêle à une petite cuve en métal de 50L. J'ai branché des tuyaux souples de jardin de diamètre 20 sur les passes paroi et, en limitant la quantité de bois,  j'ai contrôlé la température en sortie de poêle à 60° maxi. J'ai constaté que le delta (différence de température entre l'entrée et la sorte) variait entre 20° et 30°.

Cette petite cuve sans couvercle où circulait l'eau qui venait du bouilleur ne m'a pas permis de mesurer de manière objective le débit mais j'ai pu vérifier qu'un fort courant se mettait en place 5 minutes après l'allumage du feu et que la sortie haute qui était recouverte d'environ 2 centimètres d'eau débitait "plein pot" sans pression excessive. J'ai l'impression que le delta augmente si le système dysfonctionne avec un débit trop faible. Je pense qu'un delta entre 20 et 30 est tout à fait correct. Peut-on me le confirmer ?

Ayant pris confiance, j'ai décidé de remplacer ma petite cuve de 50L. par une cuve en métal de 1 200 L. qui communique directement avec l'eau du bouilleur (ancienne cuve à fioul dans laquelle nous avons placé une membrane EPDM) Cette cuve est isolée par 45 cm. de paille sur 2 côtés et 24 cm. de laine de bois ou polystyrène extrudé sur les 4 autres côtés. Elle est reliée au poêle bouilleur avec deux "flexibles solaires" ou "tuyau annelé inox" en DN 25. (On peut voir ces tubes isolés de mousse noire sur la photo précédente). Désormais,  avec le système définitif, quelle que soit la température, le delta varie toujours entre 20° et 30°. Le delta de 20° lorsque la combustion est moyenne ; il tend vers 30° lorsque la combustion est très forte (si l'on met beaucoup de tirage) ceci quelque soit la température de sortie. Nous rencontrons ce phénomène aussi bien à 40° qu'à 90°.

Sur le dessin que j'avais placé lors de l'ouverture de cette discussion j'avais prévu une vanne thermique mais le constructeur du poêle qui conseille de le brancher en thermosiphon ne préconise pas de placer cet appareil.
Peut-être parce, la condensation ne se forme pas avec ce style de branchement en thermosiphon, étant donné que le delta reste entre 20° et 30°. Je constate, chez nous, qu'il n'y a pas de condensation et que les dépôts de suie sont relativement faibles.  

Voici le dessin réactualisé. et sur la photo les entrées sorties en DN25 du poêle reliées par le tube solaire isolé.



Notre Poêle est modèle bas de gamme que nous avons acheté début octobre 2023 au prix de 1 199€. C'est un Printy FG W18R 23 KW/h. (5,4 -18) avec four de cuisson intégré. Nous y mettons des buches de 40 cm. de long et de grands plats dans le four puisque son entrée mesure 40cm. / 19cm. avec une profondeur de 41 cm. La température du four se maintient entre 150 et 200° suivant le réglage du tirage cela permet réellement de cuisiner.


La plaque de cuisson en dessus du poêle maintient efficacement la chaleur des plats, si l'on peut y faire rissoler des pommes de terre par exemple, mais elle ne chauffe pas suffisamment pour cuisiner une béchamel.

En ce qui concerne le circuit secondaire, Deux serpentins plongent dans la cuve. celui du chauffage en inox annelé DN 25 et celui de l'E.C.S. en inox annelé DN 16 le circulateur et quelques accessoires s'imposent mais ils sont limités étant donné que le circuit taré à 1,4 bar contient un faible volume et ne dépasse pas 40°.

Nous venons de relier le serpentin du système secondaire "chauffage" qui baigne dans la cuve de stockage à notre plancher chauffant avec un mitigeur en sortie de serpentin (sur la droite), on peut le régler le mitigeur entre 20° et 40°, si bien que même si l'eau sortante est à 70°, le mitigeur en mélangeant l'eau de retour (sur la gauche) fait ressortir (par le tube du dessous) une eau qui n'excède pas 40°. Nous avons installé, sur ce circuit secondaire, un circulateur qui consomme actuellement 33watts/h., un manomètre et un vase d'expansion. Cela fonctionne parfaitement.


Pour l'instant, je n'ai pas installé de régulateur électronique mais un programmateur sur le circuit électrique de la pompe. En ce mois de janvier, la température des nuits varie entre  1° et 3 ° et celle des journées oscillent entre 8° et 12°.
Nous sommes frileux et chauffons notre maison de 130m2 de surface au sol + 120 m2 de mezzanines entre 21 et 22°. Nous faisons une flambée le soir durant environ 4 heures (circulateur éteint)  et le matin, le circulateur est programmé durant seulement deux heures (avant notre réveil). Le plancher reste chaud toute la journée (entre 23,5° et 21°) Avec les murs en terre et l'isolation paille, ils maintiennent la chaleur jusqu'à l'heure de la nouvelle flambée.
Le coût de notre chauffage au sol + ECS + cuisinière se réduit donc à celui de la consommation du  circulateur : 2 * 33W. et l'essence de la tronçonneuse. – (1,65 centimes par jour pour le circulateur).

Conclusion, nous avons un poêle bouilleur bas de gamme qui nous permet de cuisiner le soir et de prendre du plaisir autour du feu (nous pouvons aussi faire des grillades en enlevant la porte du foyer sans présence de fumée). Le circuit primaire en thermosiphon fonctionne parfaitement et nous permet gratuitement, sans entretien, de stocker les calories nécessaires pour que le circuit secondaire prenne le relais durant les 20h. où le poêle ne fonctionne pas... ce-ci, lorsque l'hiver n'est pas rigoureux. (Températures entre 0 et 14°).

Lors que les températures sont négatives, le poêle, est allumé une heure plus tôt et le circulateur fonctionne une heure de plus.

Ce système ballon de stockage à l'étage fonctionnant en thermo siphon serait encore plus intéressant si nous avions réellement une habitation avec plancher chauffant au RDC et un autre plancher chauffant à l'étage. 

Dans notre cas, (avec mezzanines), un simple insert ou un poêle non bouilleur aurait suffit. Nous ferions du feu tout au long de la journée avec des flambées moins intenses – voir une combustion étouffée la nuit pour pouvoir la  relancer le matin. Mais nous avons choisi cette option d'une seule flambée durant 4 heures car nous savons que la combustion plus ou moins ralentie  n'a pas un bon rendement et pollue énormément. 

Tel que nous utilisons notre système de chauffage, nous avons un confort exceptionnel. 

Je souhaite à travers ce témoignage basé sur des réalités et des chiffres apporter ma contribution à ce forum.