Banquette chauffante : Différence entre versions

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Introduction

Il s'agit en fait d'un appendice au projet http://opentruc.fr/wiki/Extracteur_de_Chaleur

De nombreux modèles de poêles en faïence sont munis de banquette(s) sur les cotés. Je souhaite aussi installer de telles banquettes des 2 cotés de mon insert.
L'idée est de proposer un coin chaud supplémentaire, mais aussi

• d'utiliser les surfaces de la banquette (dossier et plateau) comme radiateurs pour augmenter la diffusion de la chaleur dans la pièce.
• d'utiliser les volumes de la banquette comme stockeurs/restituteurs de calories pour aider à lisser la température ambiante.

Banquettes et dossiers permettent de tester/installer/héberger assez facilement plusieurs fonctionnalités.

• Les banquettes peuvent servir au stockage de calorie (via réservoir d'eau ou autre).

Une petite banquette de hauteur x profondeur x longueur = h x p x l = 0.35m x 0.5m x 0.70m = 0.1225m3 = 122.5 litres de capacité de stockage.

• Les banquettes peuvent aussi héberger un radiateur à eau purement dissipatif.
• Les banquettes peuvent servir de rangement, le volume de rangement pouvant être irrigué par un flux d'air chaud forcé

(de manière à utiliser le contenant comme stockeur de calories).

• Le dessus d'une banquette peut servir à y poser du bois. (Il peut être intéressant alors de penser à des montants verticaux amovibles pour tenir les buches).

Pour le dossier, le plus simple est probablement de se contenter de relier librement le dossier (sa partie arrière creuse) à l'ensemble du kachelofen avec ouverture en haut (pour l'entrée du flux d'air chaud) et ouverture en bas (pour la sortie du flux d'air "froid").
Un compromis est aussi à rechercher entre diffusion de chaleur immédiate et/ou stockage de calories. Je pencherais vers une solution mixte, avec du stockage mais situé physiquement aux extrémités des dossiers de manière à "bloquer" le moins possible la diffusion de chaleur et à ne réellement stocker que de la chaleur excédentaire, ie non consommée par le réchauffement du milieu ambiant (ce qui est ama la 1° fonction recherchée).
L'eau étant censément le meilleur matériau stockeur de calories (meilleur que brique etc) on peut penser tout simplement à empiler eg verticalement des bouteilles plastiques remplies d'eau. Avec emboitement via tronçons de tube PVC ou tout autre moyen. Ou alors un ou plusieurs tubes PVC fermés/collés hermétiquement et remplis d'eau.
De toutes manières, les réservoirs stockeurs de calories non isolés sont évidemment aussi des diffuseurs.

Il serait également sympathique de pouvoir ôter/démonter le dossier facilement. 2 vis maximum. Voire des panneaux avec gonds.

Liens

http://www.poele-cheminee-chavot.fr/poele-de-masse-besancon.php

http://www.la-maison-ecologique.com/professionnels.php?parametre=383;21;14

http://www.castorama.fr/store/Reflecteur-de-chaleur-60-x-80-cm-ep10mm-PRDm950312.html

Dossier

Cas particulier d'un dossier de faible épaisseur (6.5cm), intégré dans un mur existant (en fait dans l'épaisseur isolant (5.5cm) + placo-plâtre (1cm)). Le dossier est carrelé en carreaux de 15cmx15cm et fait HxL = 61cm x 76.5cm, soit 4 carreaux x 5 carreaux. Le fond du dossier est occupé par un isolant dense d'épaisseur 2cm qui remplace l'isolant original.
Une plaque de tôle de longueur 1 mètre, hauteur 60 cm et d'épaisseur 0.75mm est rajoutée par-dessus. Cette plaque est à environ 1/4 derrière l'insert (où il fait très chaud) et au 3/4 dans le dossier. Cette plaque est sensée véhiculer de la chaleur par conduction depuis l'arrière de l'insert jusque dans le dossier où cette chaleur devrait être dissipée.

• L'intérieur du dossier doit permettre la circulation libre d'air chaud en provenance directe de l'arrière de l'insert
• L'intérieur du dossier doit pouvoir accueillir aussi éventuellement des tuyaux de cuivre (diamètre max 14/16mm)

sensés amener de la chaleur par conduction (un peu) et circulation d'air chaud (beaucoup).

• Si possible la paroi en carreau doit être la plus mince possible de manière à ne pas bloquer la chaleur dans le dossier mais au contraire à permettre à la chaleur de rayonner un maximum
• Si possible la paroi doit aussi permettre à l'air chaud de s'échapper (eg via les joints non remplis)
• Démontabilité pas trop malaisée de l'ensemble
• Trappe de visite qui ne soit pas tout le panneau (61cm x 76,5cm = un peu trop grand et lourd)
• Solution pas trop compliquée

... ça fait pas mal de contraintes pour un petit espace.

Concernant la paroi de carreaux elle-même, si on veut un minimum d'accessibilité ultérieure (trappe de visite), et qu'en même temps on ne veut pas que la plaque soit d'un seul tenant, alors le plus logique est que la périphérie des carreaux (bandes en haut/bas, droite/gauche) soit fixe, complètement ou en partie.
Le point délicat est la fixation (robuste) de cette paroi de carreaux.
Une solution pas trop compliquée serait e.g. un quadrillage de tasseaux de bois d'épaisseur < 2cm.
Des barres verticales fixées au fond. Posées sur l'isolant, mais fixées dans le mur. (Une barre verticale par carreau, centrée).
Des barres horizontales fixées sur les barres verticales. (2 barres horizontales par carreau, en haut et en bas). Seules les barres horizontales sont en contact avec les carreaux et encaissent les efforts d'appui.
Pour le vissage de ces barres, on fait simplement attention à ce que les vis restent accessibles via la trappe de visite.
(Les barres verticales sont entièrement en appui sur la plaque d'isolant rigide. Elles ne subissent pas de contraintes mécaniques trop importantes. A la limite, elles pourraient peut-être découpées dans l'isolant rigide (?)).

Finalement, j'ai opté pour une solution plus simple avec des barres horizontales en métal, cornières en U. (base du U = 27mm, hauteur = 15mm, fabriquant = F-system ou Bohnacker http://element-system.com/uploads/pics/haengeschienen_detail-weiss_03.jpg ) Ces barres sont placées derrière les espaces inter-carreaux et chaque barre reprend les efforts sur les carreaux du dessus et du dessous. Une barre horizontale en U remplace 2 barres horizontales simples. (On trouve en GSB aussi des barres en U en acier galvanisé qui pourraient convenir.)
Ces barres horizontales en acier sont suffisamment rigides pour envisager de se passer de barres verticales, ce qui simplifie encore la structure.

A priori, pour le support d'encollage des carreaux, je pense employer une grille métallique serrée. (vendu en GSB, voir image ci-contre).
Il n'y aura pas de colle sur la périphérie des carreaux, et les joints ne seront pas fermés. L'air chaud sera ainsi libre de sortir par l'espace inter-carreaux.
S'il est nécessaire de rigidifier l'ensemble, on peut rajouter des barres horizontales (placées convenablement) et vissées sur la grille. (On peut aussi rajouter des barres verticales, mais il faudra alors prévoir des entailles aux croisements entre barres pour ne pas augmenter l'épaisseur totale).

Je pense éventuellement placer un tuyau de cuivre juste derrière chaque ligne horizontale, de manière à permettre à la chaleur véhiculée par ce tuyau de diffuser au mieux. Si le tuyau de cuivre est un peu juste pour passer, on peut probablement envisager de l'aplatir légèrement. (avec un rouleau ou un barreau acier rond et lourd par exemple).

Stockage de calories

L'ossature du dossier pour sa bonne tenue mécanique ne nécessite qu'assez peu d'éléments. L'air chaud peut y circuler sans difficultés.
Si on veut munir le dossier de capacités de stockage de calories, il reste de la place. Le point probablement important est de veiller à ce que les éléments dédiés au stockage ne bloquent pas la circulation d'air chaud. L'idéal probablement est d'avoir tous les éléments de stockage qui "baignent" dans un flux d'air chaud. Ainsi, on n'empêche pas la circulation de la chaleur (important quand l'insert est en chauffe) et, en même temps, on stocke des calories pour la période où l'insert est éteint.
En pratique, le bois est un bon stockeur de calories (meilleur que l'acier !). On peut donc parfaitement rajouter un bon paquet de liteaux en bois (verticaux et horizontaux), sans aucune fonction mécanique, et dont la seule fonction sera le stockage de calories.

Sortie excédent air-chaud

Si le dossier s'avère trop chaud, on peut facilement laisser échapper une partie de la chaleur en ne vissant pas le panneau du dossier de manière étanche, mais en laissant au contraire un espace. Il suffit pour cela d'ajouter eg une ou 2 rondelles d'acier au vissage. C'est pas compliqué et tout à fait discret.

Banquette

La banquette peut avoir plusieurs usages.

Collecteur d'air froid

On peut profiter de la banquette pour contribuer à l'optimisation des flux d'air.

Il peut ainsi être intéressant d'utiliser la banquette pour contribuer à amener l'air le plus froid possible (mais dans la maison) vers les extracteurs de chaleur de l'insert. Il s'agit donc de prélever de l'air le plus bas possible, au ras du sol, et le plus loin possible de l'insert.
Dans le cas d'une banquette carrelée, on peut facilement laisser un petit espace libre d'environ 1 centimètre de haut en bas des parois de la banquette. C'est peu visible extérieurement et assez facilement raccordable avec des tuyaux PVC ou autre pour amener l'air froid jusqu'aux endroits voulus. (On peut penser à un double fond d'1 ou 2 cm de haut, mais ce n'est pas forcément la meilleure idée).

Stockage de calories

Idée générale : profiter de la proximité banquette/insert + volume banquette + accessibilité banquette et insert pour placer un réservoir d'eau dans la banquette et y faire circuler de la chaleur en provenance de l'insert.
Il ne s'agit pas d'obtenir des températures élevées mais plutôt d'un stockage/diffusion basse température pour aider à lisser la température ambiante.
Dans un kachelofen cette fonction est assurée par un gros volume de briques/carreaux etc (qui ne sont pas les meilleurs stockeurs de calories). Dans notre cas, on peut assez facilement envisager un réservoir d'une centaine de litres d'eau (l'eau est le meilleur stockeur de calories). 100 litres d'eau stockent autant de calories que 475 kg de béton ... donc oui, ça peut valoir le coup !

On peut assez facilement se bricoler soi-même un réservoir d'une centaine de litres. L'avantage est de pouvoir se faire exactement les dimensions souhaitées.
Dans le cas du présent projet, on peut caser facilement dans une banquette un réservoir de HxLxl = 0.35mx0.5mx0.5m = 87.5 litres.
Réservoir acier ou , quel est le meilleur choix technique ?

On peut aussi voir ce qu'il est possible de faire coté récupération : batteries de camion (?), bonbonne de gaz, fût de bière 30 litres, bidon huile d'olive 25 litres carré, réservoir essence, etc. Mais pas évident a priori de trouver un gros réservoir avec les bonnes dimensions. On va donc perdre de la capacité de stockage et/ou devoir installer plusieurs réservoirs plus petits.

Pour la circulation de chaleur dans le réservoir, on peut peut-être s'inspirer de ce qui se fait pour les résistances des ballons d'eau chaude.
On peut peut-être aussi songer à une amenée de chaleur par pure conduction via une barre de cuivre (ou autre bon conducteur thermique) qui irait directement de l'arrière de l'insert pour plonger dans un bidon.
Qu'elle que soit la (ou les) solution technique retenue, il faut veiller lors de la réalisation de la banquette à faciliter le passage de tuyaux depuis l'arrière de l'insert vers l'intérieur de la banquette.

Quelques données physiques

L'eau est le réservoir de calories idéal car c'est elle qui a le plus la plus grosse capacité thermique massique par rapport à tout matériau solide. Autrement dit, un kilo d'eau stocke plus d'énergie qu'un kilo de béton. http://fr.wikipedia.org/wiki/Chaleur_massique

A noter que la capacité thermique massique (J·kg-1·K-1) du bois serait comprise entre 1200-2700, contre 4185 pour l'eau et 880 pour le béton (et consorts).

question capacité thermique massique l'eau est à 4186 J/(kgxK) le béton vers 850 J/(kgxK), à masse et variation de température égales l'eau stocke presque 5 fois plus d'énergie que le béton. A volume égal, vu la différence de masse volumique, il faut 2 fois plus de béton que d'eau...

http://forums.futura-sciences.com/habitat-bioclimatique-isolation-chauffage/187655-systeme-solaire-passif.html