Récupération chaleur sur four 150

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FkDAVID
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Récupération chaleur sur four 150

Message par FkDAVID »

Bonjour à tous,

Nous installons un four 150 dans le Finistère sud et projetons de récupérer une partie de la chaleur afin de la stocker dans un ballon tampon qui servira à chauffer l'habitation attenante et/ou de l'eau chaude sanitaire.
L'idée n'est pas nouvelle mais pour autant aucun dimensionnement n'a été validé à notre connaissance et la preuve de concept n'a pas encore été faite.
Nous avons donc tenté des choses et je mettrai à jour ce post au fûr et à mesure de nos avancées.

Le premier point a été de pouvoir mesurer la répartition de la chaleur dans le four.

Classiquement il n'y a qu'un seul thermomètre dans la chambre de cuisson (le seul utile pour cuire le pain - sonde T1 sur le schéma).
Nous avons choisi de rajouter 3 sondes de température :

- l'une au plus bas de la chambre extérieure, au dessous de l'isolant (sonde T2)
- l'une au plus haut de la chambre extérieure, au dessus de l'isolant (sonde T3)
- l'une collée au serpentin en acier annelé qui permettra une circulation de l'eau vecteur de chaleur (sonde T4)

Le four sera d'abord chauffé sans circulation d'eau afin de suivre l'évolution des températures et rajouter des données à ce qui a été rapporté sur un four du même type par Morgan Let (viewtopic.php?p=7206&hilit=four+150#p7206)

Schéma four.png
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Le second point a été de décider d'un dimensionnement de serpentin.

Il semblait assez évident de positionner celui-ci sur la plaque en acier séparant le conduit de fumée de l'isolant sur la partie haute du four.
En revanche il nous a été impossible de calculer la capacité d'échange thermique entre un tuyau en acier annelé rempli d'eau (le matériau utilisé pour les chauffe eau solaires) et cette plaque en acier, sachant que la surface de contact avec la plaque est minime puisque le tuyau est rond, et que le reste est noyé dans la vermiculite (voir photos), puis recouvert de laine de céramique.

Au doigt mouillé nous avons opté pour 9m de tuyau en 20mm de diamètre intérieur.
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Le troisième point est de prédire le volume d'eau qui pourrait être chauffé par ce système.


Globalement les pertes de chaleur se font par les fumées, par la diffusion à travers les parois et par l'export du pain chaud.
Une chauffe du four et une fournée de pain consomme en moyenne 35 kg de bois de feuillus, dont le PCI (pouvoir calorifique inférieur) est de 4.2 kWh/kg. Une chauffe libère donc environ 150 kWh.

Notre maison fait 115 m2, et a un DPE de 231 kWh/m2/an, soit si l'on considère que l'on chauffe environ 6 mois par an, (115*231/180) environ 150 kWh.
Cette quantité de bois pourrait donc en théorie chauffer la maison et ECS. Ce n'est pas l'idée bien sûr puisque l'objectif principal de ce four reste de cuire du pain ! On ne se fait donc pas trop d'illusions sur les économies. Le principe nous semble néanmoins intéressant.

Une fois les premières chauffes réalisées nous envisageons de connecter un ballon tampon au serpentin avec un circulateur disposant de 2 modes. Un mode "sécurité" dont l'objectif est d'éviter que l'eau dans le serpentin ne boue, mais n'abaisse pas trop la chaleur du four (le mode cuisson). Un mode "récupération de chaleur" après la cuisson dont l'objectif est d'extraire un maximum de chaleur du four et provoquer un point de fuite vers le ballon tampon plutôt que vers le volume d'air du fournil.

Pour le dimensionnement du ballon tampon si l'on suppose qu'il parte à froid (15°C - le four ne fonctionnera pas tous les jours) et soit "plein" à 95°C, 1L d'eau stocke 80 kcal, soit 80/860.4 = 0.09 kWh/L. Au doigt mouillé là encore, récupérer 1/3 de la chaleur libérée par le bois nous semble raisonnable, donc nous envisageons d'installer un ballon tampon de 500L (500*0.09 = 45 kWh).

Cette réflexion nous semble intéressante à partager, l'idée est de discuter de tout cela, de critiquer, d'essayer, et d'améliorer pour les versions futures. Que chacun se sente donc libre de donner son avis sur la question, du moment que cela reste constructif.
Merci d'éviter les "tout facon sa marchera pa".

Merci à ceux qui auront lu jusqu'au bout et à bientôt,
Frank

ArthurH
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Inscription : 21 janvier 2024, 21:37

Re: Récupération chaleur sur four 150

Message par ArthurH »

Salut!
sympa le montage. On a tenté ça avec le four Ferma d'un copain, soles de 2m.
Avec un serpentin de cuivre diamètre 12, 10m de couronne il me semble, placé sous le four d'abord, avec une couche d'isolant en dessous du serpentin -> rien de concluant.
Essai n°2, avec la même couronne tordue en plusieurs aller retour façon radiateur, placé sur le bas de la chambre de cuisson (le plafond du foyer donc) -> test très positif. Ma crainte était que cela entache la cuisson du pain mais apparemment il n'en est rien...
ça prend un sacré coup de chaud quand il hydrate la chambre de cuisson, la vapeur doit aider à conduire la chaleur.
Le serpentin est amovible (relié au ballon ECS par deux flexibles) et tourne grâce à un circulateur de récup et une régul toute simple façon installation solaire thermique, sur arduino (si le code et le câblage t'intéresse dis moi)
A ma connaissance il chauffe son ballon ECS de 300L en une session, mais probablement pas de 15 à 95°C... Je n'ai pas de chiffres précis :-/
Mais c'est une piste pour continuer à gratter des calories si ton serpentin manque un peu de péchon. le montage a l'air quali en tout cas. Récupérer 1/3 de la chaleur des bûches c'est un beau paris... hâte d'en savoir plus

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