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[[Fichier:Insert01.jpg|right]]
== Introduction - Problématique ==
La problématique de ce projet est celle de la transformation, <b>par habillage externe et par circulation d'air</b>, 
d'un insert nu (comme sur l'image au-dessus), en un poêle efficace et fonctionnel (... et pas trop vilain).

Il y a des solutions intéressantes, réalisées par des particuliers, avec récupération de chaleur '''dans''' l'insert.<br>
Il y a aussi évidemment des solutions intéressantes avec circulation d'eau.<br>
Mais ces options techniques ne sont pas l'objet du présent projet.
(Ceux que ça intéresse ... ouvrez svp plutôt un projet à part)

Au moins 3 types d'efficacité sont recherchées ici :
* efficacité dans la récupération de la chaleur produite par l'insert.
* efficacité dans l'agencement / design du poêle (pour cuisson, chauffe-plat, etc) (Rappelons que l'énergie consommée pour la cuisson/chauffage des aliments est l'un des gros postes énergétiques d'un ménage).
* efficacité dans la '''simplicité'''. Pas de régulation, soupapes, etc. Le maximum de rentabilité obtenable avec un minimum de complexité (plaques métalliques, tuyaux, boulons, etc)

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== Solutions existantes ==
Pas grand chose !
Le sur-mesure est quasi obligatoire, très simplet, et pas donné.


== Un extracteur Open Source DIY, pourquoi ? ==
* ... tout bêtement car quasi pas de solutions existantes
* car une solution simplette avec un carter simplet est déjà performante, et laisse entrevoir qu'il y a probablement moyen d'optimiser encore et d'extraire encore plus de chaleur.
* car il semble possible de bricoler quelque chose de façon pas trop compliquée et avec des éléments du commerce
* car l'un des intérêts d'un insert est sa confortable largeur (pas toujours le cas des poêles)
* car le changement insert -> poêle concerne pas mal de monde, et que ça peut intéresser tous ceux qui ne veulent pas de la solution poubelle + rachat.

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== Cahier des charges général==

* efficacité dans la récupération de la chaleur produite par l'insert.
* efficacité dans l'agencement / design du poêle (pour cuisson, chauffe-plat, etc) (Rappelons que l'énergie consommée pour la cuisson/chauffage des aliments est l'un des gros postes énergétiques d'un ménage).
* efficacité dans la simplicité. Pas de régulation, soupapes, etc. Le maximum de rentabilité obtenable avec un minimum de complexité (plaques métalliques, tuyaux, boulons, etc) 
* assemblage / démontage facile,
* assemblage de pièces standards, pas trop coûteuses,
* versatilité : pouvoir réaliser des variations (forks) facilement,

Ce cahier des charges deviendra plus technique selon les pistes de solutions qui émergeront.

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==Considérations physiques sur l'échangeur de chaleur ==

===Circulation d'air sur la source de chaleur===
L'extraction de chaleur se fait ici par circulation d'air canalisé dans des tuyaux.

====Nombre de tuyaux====
Qu'est ce qui est le plus efficace pour l'extraction de chaleur ? 
moins de tuyaux de gros diamètre ou plus de tuyaux de petit diamètre ?<br> 
Sauf erreur, c'est le ratio surface d'échange / volume d'air débité, qui compte. 
C'est par définition via la surface d'échange en contact avec la masse d'air chaud que s'effectue l'échange de chaleur.
A volume d'air débité égal, la solution avec la plus grande surface d'échange est la meilleure.<br>

Calcul simplifié :<br>
1  tuyau de longueur 100 cm et section carrée 2cm x 2cm : surface externe = (2x100x4)cm2 =  800cm2<br>
4 tuyaux de longueur 100 cm et section carrée 1cm x 1cm : surface externe = (4x4x100)cm2 = 1600cm2<br>

En négligeant les pertes de charge, pour un même débit, employer plus de tuyaux plus petits permet d'augmenter la surface d'échange.

NB: des tuyaux de section carrée 1cmx1cm ou section ronde se trouvent dans tous les bons bricomachins.

====Positionnement/agencement des tuyaux====
Le gros du flux de chaleur émis par l'insert est vertical, de bas en haut, au-dessus de l'insert.<br>
Pour maximiser la récupération de chaleur, l'interception du flux,
les tuyaux de l'extracteur doivent être disposés perpendiculairement au flux de chaleur.

On part de l'hypothèse que les tuyaux sont disposés en plusieurs couches
(Il serait étonnant qu'une seule couche arrive à extraire toute la chaleur de l'insert).
Il faut alors veiller à ce que chaque couche intercepte/prélève un maximum de chaleur,
mais laisse néanmoins l'excédent de chaleur (ce qu'elle n'arrive pas à prélever)
circuler vers les couches supérieures.<br>

====Contraintes====
Elles sont nombreuses !<br>
<b>Pertes de charge :</b>
Concernant le volume d'air débité, les pertes de charge (ie pertes de débit dues aux frottements) 
http://fr.wikipedia.org/wiki/Perte_de_charge entrent en compte.
L'agencement du ou des tuyaux, leur géométrie et orientation rentrent aussi en compte.

<b>contraintes économiques : </b>
Le coût des tuyaux en cuivre n'est ainsi pas linéaire selon le diamètre.
Economiquement, les tuyaux cuivre les plus intéressants sont en diamètre 10mm ou 12mm.

<b>Condensation possible ? :</b>
D'où démontabilité souhaitable.

===Amenée d'air pour l'extracteur===
A proximité de toute cheminée ou de tout poêle qui se respecte, il y a une entrée d'air froid extérieur, air froid qui pénètre dans le foyer, assure la combustion et s'évacue par le conduit de cheminée.
Il serait parfaitement contre-productif d'employer cet air extérieur (bien froid en hiver) pour alimenter notre extracteur.<br>
Idéalement il faudrait prendre l'air le plus froid <b>DANS</b> la maison pour le faire passer par l'extracteur.
On est donc obligé de veiller à séparer au mieux l'entrée d'air externe du foyer, et les prises d'air de l'extracteur.
C'est une contrainte pas triviale, car en général la prise d'air externe est près du poêle, et quand le foyer est allumé, un flux d'air froid bien réel s'établit entre la prise d'air et le foyer, selon le trajet le plus court.<br>
Toute aspiration trop près de ce flux froid, risque d'en avaler une partie.<br>

Solution 1 : canaliser au mieux le flux froid prise externe -> foyer<br>
Solution 2 : canaliser au mieux le flux tiède prise interne -> extracteur<br>
Solution 3 : faire 1/ et 2/ <br>

Je pense qu'on peut carrément envisager d'employer tuyaux + robinetterie pour vraiment contrôler précisément la gestion des flux d'air.<br>
Sauf au contact immédiat, il ne fait jamais très chaud sous l'insert.
Il n'y a donc pas forcément besoin là de tuyaux en acier. 
Des tuyaux souples sont envisageables si ça simplifie les choses.

===Liens ===


http://fr.wikipedia.org/wiki/Caloduc


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== Solutions techniques pour l'échangeur de chaleur ==
Pour la mise en oeuvre, je pense à disposer des tuyaux de section carrée ou ronde, parallèlement, en plans ("lyres").
Soit serrés. Soit écartés, de manière à pouvoir superposer plusieurs plans, mais que l'air chaud puisse circuler et enrober les tuyaux.<br>
L'échangeur de chaleur serait ainsi en réalité constitué de plusieurs échangeurs modulaires indépendants.

Chaque plan devrait pouvoir être mis en place ou ôté sans devoir démonter les autres plans.
(Analogie avec les armoires informatiques "rackables").
Chaque plan devrait pouvoir être rackable.
On racke, on connecte. On déconnecte, on déracke.
(NB: Cela exclut les solutions où le conduit serait encerclé par le tuyau.)
(NB2: Pour les racks informatiques, le problème de l'évacuation de la chaleur est également crucial).

Bien sûr, la géométrie de l'avaloir, la position du conduit de fumée, sont propres à chaque insert, et permettent certaines solutions et en interdisent d'autres.

Racks horizontaux ou verticaux, qu'est ce qui est le mieux ?<br>
Rack horizontal : favorise la stagnation de l'air dans les tuyaux, mais peut-être plus pratique coté design.<br>
Rack vertical : amenée d'air frais en partie basse et sortie d'air chaud en partie haute => favorise la circulation d'air.<br>

On peut imaginer un seul tuyau de cuivre mis en forme (éventuellement enserré entre 2 cadres plans).

On peut imaginer plusieurs tuyaux raccordés à leurs extrémités.

Dans ce cas, un des points de conception est la bonne gestion des raccords.
On peut penser eg à un fer en U, commun à tous les raccords ?

Dans le cas d'un insert avec avaloir, 
on peut imaginer un mikado de tuyaux qui épouserait au mieux la forme de l'avaloir.

croquis à venir

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==Cahier des charges==
* assemblage / démontage facile / accessibilité
* assemblage de pièces standards, pas trop coûteuses,
* versatilité : pouvoir réaliser des variations (forks) facilement,
* adaptabilité (pouvoir réaliser le même machin en plusieurs tailles)

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== Bâti et habillage ==

Indépendamment des choix pour l'échangeur de chaleur, 
il est probablement intéressant/nécessaire de construire un bâti, cadre, cage, structure d'accueil (parallélépipède).
à placer sur l'insert, ou plutôt en enveloppe.<br>
Le bâti dépend forcément :
* de la façon dans l'insert + conduit existants sont déjà disposés
* des fonctions qu'on souhaite, ou pas, pour l'ensemble

Ce bâti pourrait/devrait :
* faciliter l'insertion de l'échangeur de chaleur (à l'intérieur),
* faciliter l'habillage externe.

Contraintes :<br>
* solide pour supporter aisément l'insert
* ne pas gêner la circulation des tuyaux


On va considérer ici le cas (général) où l'insert + conduit est plutôt situé contre un mur
(en respectant bien sûr les distances de sécurité).<br>
Le bâti aura une forme de parallélépipède 

Pour privilé





Habillage :<br>
Pour poser des carreaux, des fers en section U face à face dans lesquels on fait glisser eg 
des carreaux qu'on peut choisir à sa convenance.

==Données physiques==

chaleur massiques :
eau   = 1 calorie / gramme / °C
fonte = 0.13 calorie / gramme / °C
fer   = 0.17 calorie / gramme / °C
alu   = 0.21 calorie / gramme / °C

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

Températures de fusion : zinc = 420°, cuivre = 1084°C, aluminium = 660°C


==Contributeur(s)==
(Il suffit de cliquer sur le bouton signature dans l'éditeur)

--[[Utilisateur:Admin|Vincent du 04]] 16 janvier 2012 à 11:55 (CET) : Premier jet du projet 

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[[Catégorie:Projets]]