Poele de Masse.Petit Habitat:CR:Janvier2020
Compte-Rendu de la session de R&D de Janvier 2020 concernant la mise au point d’un Poêle de Masse pour du petit habitat de type Tiny House.
1. Résumé
| Dates | Participants | Objectifs |
|---|---|---|
| Début :
20 janvier 2020 Fin : 23 janvier 2020 |
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2. Sujets Traités
2.1. Tracer, analyser et calculer automatiquement les courbes de dégagement de chaleur et indicateurs associés
Un outil de traitement et de visualisation a été réalisé par Guillaume Augais.
A ce stade, il dispose des fonctions suivantes :
- importer et réarranger les données de température de surface de différentes parois
- définir les aires de ces surfaces et y associer les températures relevées
- tracer la courbe de dégagement de chaleur pour chacune de ces surfaces ou pour l’ensemble des surfaces
- calculer et annoter cette courbe avec les indicateurs importants (puissance au pic, déphasage, énergie restituée, etc…)
Données d’entrée
Ces données sont issues des essais de la session 3
Toutes ces données sont au format CSV pour en faciliter la création, gestion avec différents outils
Certains des tableaux suivants ne sont pas complets pour éviter de surcharger ce compte-rendu
Températures à la surface des parois
Tableau des températures de surface (extrait) - 18 points de mesure relevé tous les 10 minutes environ.
Association de ces températures ti aux surfaces si (exemple : la surface s1 correspond au point de mesure t4, sa température moyenne)
Aire des surfaces considérées
Tableau associant une surface si à une aire ai
Tableau des aires ai calculées
Traitements et calculs
Les étapes de traitement et de calculs des indicateurs ne sont pas encore détaillées. Un fichier python détaillant ces étapes sera mis à disposition une fois le code rendu plus générique.
Résultat
Voici une courbe produite à partir de ces données d’entrée, issues de la session 3
On y retrouve :
- La puissance maximale émise (au pic) : 1053W
- La puissance moyenne émise sur l’ensemble de la durée des relevés : 621W
- Les temps au bout desquels les différents pics sont atteints (pic max, pic à 50% et 25 de la puissance maximale dégagée) : Pmax à 1h15, P50% à 3h31, P25% à 5h14
- L’énergie totale restituée selon le modèle géométrique utilisé : environ 3.35kWh
- La durée totale des relevés : 6h28
D’autres indicateurs pourront être calculés et ajoutés en fonction des besoins.
3. Simuler de nouvelles courbes de dégagement de chaleur à partir de celles obtenues pour prédire les prochaines itérations concernant la géométrie extérieure du poêle
Un outil de visualisation et d’édition de courbe de dégagement de chaleur a été commencé par François Courtois.
Cet outil va nous servir à anticiper et définir la géométrie du poêle qui nous permettra de tendre vers notre objectif d’une puissance de chauffe restitué par le poêle de 800W moyen sur 12h.
3.1. Explications
En effet, à partir des courbes de dégagement de chaleur obtenues pour différentes surfaces (parois réfractaires, conduits métalliques, vitre céramique), nous allons pouvoir simuler la courbe de dégagement de chaleur du poêle si on modifiait ses parois.
Pour cela, l’outil doit permettre de simuler la modification de plusieurs paramètres pour chacune des parois émettrice de chaleur :
- la température de surface
- l’aire
- le temps au bout duquel la paroi restitue un maximum de puissance
De cette façon, nous allons pouvoir simuler la nouvelle courbe de dégagement de chaleur de chacune de ces parois.
En les additionnant, on obtient une simulation de la chaleur que devrait restituer le poêle, constitué de cette nouvelle géométrie.
Avant même d’avoir réalisé et testé le poêle, on obtient ainsi une idée de son comportement thermique.
3.2. Exemple
4. Réaliser une porte de foyer modulaire
4.1. Motivation
Le foyer du poêle de masse prototypé jusqu’à présent n’était fermé que par une vitre céramique plaquée contre la maçonnerie.
Un tel système est rapide à mettre en oeuvre mais présente plusieurs inconvénients : manque de praticité pour charger du bois, manque d’étanchéité.
Nous avons donc décidé de fabriquer une porte de foyer en atelier pour éviter ces problèmes.
Plusieurs foyers seront testés et ils auront des ouvertures différentes, il fallait donc prévoir ces variations avec un système de porte pouvant s’adapter à ces dimensions changeantes.
4.2. Conception
TODO
Ajouter dessins 3D de François Courtois
4.3. Fabrication (début)
Nous avons utilisé l’atelier métal de l’association l’Atelier du Soleil et du Vent, pendant une période d’ateliers ouverts.
A partir de profilés métal plat de 120x5 (largeur = 120 mm, épaisseur = 5mm), plusieurs longueurs ont été découpées et assemblées.
Assemblage des profilés aciers plat pour former le cadre
Cadre assemblé et soudé
4.4. Prochaines étapes
Il reste à :
- fixer des cornieres sur le cadre pour le rigidifier
- adapter une ancienne porte de foyer, y souder des charnières
- faire des gorges pour maintenir la tresse céramique qui servira de joint entre le cadre et la porte de foyer
- changer la tresse céramique plate entre porte de foyer et la vitre céramique
5. Suivi
5.1. Temps Passé
| Date | Heures | Participants | Actions |
|---|---|---|---|
| 20 janvier 2020 | 30min | Guillaume Augais, François Courtois | Réunion début de session : objectifs et répartition des actions. |
| 20 janvier 2020 | 30min | Guillaume Augais, François Courtois | Séance de réflexion commune concernant la feuille de conception basée sur les courbes de restitution de chaleur. |
| 20 janvier 2020 | 30min | Guillaume Augais | Rédaction du compte-rendu de la journée de lundi. |
| 20 janvier 2020 | 7h | François Courtois | Travail sur les courbes des flambées précédentes : comment simuler une modification des parois pour mieux définir les prochaines parois. |
| 21 janvier 2020 | 4h | Guillaume Augais | Choix et mise en place des outils de développement Python |
| 21 janvier 2020 | 4h30 | François Courtois | Installation environnement Python, début de l’outil de modification des courbes de dégagement de chaleur |
| 21 janvier 2020 | 4h30 | François Courtois | Conception et préparation du projet de réalisation d’une porte de foyer modulaire |
| 21 janvier 2020 | 4h | Guillaume Augais | Développement outil python pour tracer et analyser les courbes de dégagement de chaleur |
| 22 janvier 2020 | 3h30 | François Courtois | Création du fonction de déphasage et d’une fonction qui décale le pic de température |
| 22 janvier 2020 | 4h | Guillaume Augais | Développement outil python pour tracer et analyser les courbes de dégagement de chaleur |
| 22 janvier 2020 | 2h | François Courtois, Guillaume Augais | Réalisation de la porte de foyer modulaire (début) |
| 22 janvier 2020 | 2h | Guillaume Augais | Réalisation de la porte de foyer modulaire (suite) |
| 23 janvier 2020 | 3h | François Courtois, Guillaume Augais, Rafael Dos Santos | Réunion fin de cycle, calendrier des prochaines sessions, validation des compte-rendus 2019. |