Exergie et déperditions spatiales et temporelles

Comment ça fonctionne...? Quelle consommation ? Questions théoriques sur le chauffage et les émetteurs de chaleur électriques.

Exergie et déperditions spatiales et temporelles

de Daniel Ouellette » Mer 12 Oct 2016 15:08

Bonjour,

Je suis un peu perdue avec les notions exergie. En considérant uniquement le système de chauffage, donc pas la chaîne complète à partir de la fabrication de l'électricité, peut-on considérer les déperditions spatiales et temporelles comme une faible exergie, soit énergie utile sur énergie disponible . Si ces déperditions sont liées au chauffage à haute température, la solution peut donc être le chauffage à basse température, mais dans plusieurs ouvrages le chauffage à basse température est considéré comme faible exergie par un transfert énergétique plus faible que pour le chauffage à haute température, je ne comprend pas le concept.
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Re: Exergie et déperditions spatiales et temporelles

de Merik » Mer 12 Oct 2016 15:42

Première fois que j'entends parler de la théorie de l'exergie :(
Une théorie aussi fumeuse que celle de l'entropie j'imagine .. Aux quelles je ne comprends pas grand chose.

Les déperditions ou variations spatiales et temporelles sont des réalités physiques qui induisent une surconsommation surtout indirecte. Les personnes qui se trouvent dans un milieu perturbé, peu homogène ressentent de l'inconfort et ont besoin de relever la consigne.

Le chauffage basse température (faible écart entre la température d'émission de chaleur et la consigne) est reconnu comme étant le moins énergivore. Classer le chauffage basse température en "faible exergie" signifie surement qu'il n'a pas beaucoup de "force énergétique" ... mais il reste celui qui a la meilleur aptitude au chauffage domestique.
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Re: Exergie et déperditions spatiales et temporelles

de Daniel Ouellette » Jeu 13 Oct 2016 01:08

Merci. En principe, l'exergie c'est obtenir plus avec moins, donc en quoi le chauffage à basse température est à faible exergie si le rendement total est meilleur. En lisant d'autres ouvrages j'ai réalisé qu'il fallait aussi considérer le contexte, manipulation commerciale. Est-il possible que les lois de la physique soient différentes à ce point d'un côté et d'autres de l'océan, même si en hiver il fait plus froid au Québec? Exemple, la même compagnie met sur le marché deux nouveaux appareils de chauffage, en Europe un système LTS, « low température surface » avec faible convection forcée, et au Québec un système « grille-pain » avec 30% plus de chaleur (au plafond) et dans les deux cas on vente leurs mérites.
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Re: Exergie et déperditions spatiales et temporelles

de Alain » Jeu 13 Oct 2016 09:30

Daniel Ouellette a écrit: Exemple, la même compagnie met sur le marché deux nouveaux appareils de chauffage, en Europe un système LTS, « low température surface » avec faible convection forcée, et au Québec un système « grille-pain » avec 30% plus de chaleur (au plafond) et dans les deux cas on vente leurs mérites.


Intéressant ..
Est-ce qu'il ne faudrait pas plutôt rechercher l'origine ou l'absence de normes du côté de la raison d'Etat ??

Dans les années 70/80 , Le convecteur électrique en forme de "grille pain", celui qui envoie de l'air à 50°C au plafond était un "must" en France. Une publicité d'EDF conseillait de ne pas couper ni baisser le chauffage pendant les périodes d'absence. Laisser l'éclairage des bureaux la nuit était beau et sécurisant, etc ... Aujourd'hui, une loi prescrit d'éteindre les vitrines commerciales à 23H et EDF éteint à 18H sa tour à la Défense. Le Ministre de l'environnement vient de lancer un plan pour échanger gratuitement 2 millions de convecteurs décrit comme "énergivores" par des émetteurs modernes.. etc .. Donc, mon interrogation .. Les producteurs d'électricité québécois ne sont-ils pas en sur-production comme l'était EDF dans les années 80 ??
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Re: Exergie et déperditions spatiales et temporelles

de Alain » Jeu 13 Oct 2016 10:09

Définition d'exergie donnée par wikipedia.
En thermodynamique, l’exergie est une grandeur permettant de mesurer la qualité d'une énergie. C'est la partie utilisable d'un joule. Le travail maximum récupérable est ainsi égal à l’opposé de la variation d’exergie au cours de la transformation. Un système à l'équilibre thermomécanique ou chimique n'a plus aucune valeur. Plus un système est loin de l'équilibre ambiant, plus il est apte à opérer un changement, aptitude sur laquelle repose l'utilité d'une énergie. Si selon le premier principe de la thermodynamique la quantité d'énergie se conserve, la qualité de cette énergie, l’exergie, ne peut en revanche que diminuer lors d'une transformation. L’exergie détruite au cours d’une réaction est appelée anergie. Ce phénomène est lié à l’entropie du système et de son environnement, qui ne peut qu’augmenter au cours d’une transformation réelle, non réversible (deuxième principe de la thermodynamique), alors que l'exergie diminue au cours d’une transformation réelle.

Si j'applique à lettre ce concept au chauffage basse température : Une énergie chaleur haute température fournie par une résistance chauffante à 200 ou 300°C, une fois transformée (abaissée) dans un émetteur basse température par dilution temporelle (inertie) et spatiale (surface d'émission importante) a moins de potentiel pour réchauffer les occupants d'un logement qu'à son état premier.

:?:
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Re: Exergie et déperditions spatiales et temporelles

de Daniel Ouellette » Jeu 13 Oct 2016 13:38

Merci,
Donc des normes gérées par la politique... je m'interroge surtout sur la position des ingénieurs qui les défende jusqu'à évoquer certaines lois de la physique, certains semblent vraiment convaincus.

Je n'ai pas compris au sujet de l'exergie, moins de potentiel mais avec un meilleur rendement, ça semble contradictoire.
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Re: Exergie et déperditions spatiales et temporelles

de Alain » Jeu 13 Oct 2016 17:26

Daniel Ouellette a écrit:Je n'ai pas compris au sujet de l'exergie, moins de potentiel mais avec un meilleur rendement, ça semble contradictoire.


Surement vu dans le sens ou une chaleur émise à 40°c à moins de potentiel énergétique qu'une chaleur émise à 100°c...
Une chaleur à 100°c peut faire bouillir de l'eau :)

Pour ce qui concerne le chauffage, une chaleur émise à 40°c à une meilleur aptitude. Le concept d'exergie n'a pas d'utilité pour comprendre pour quelles raisons un type d'émetteur de chaleur est plus ou moins énergivore qu'un autre.

D'ailleurs, lorsqu'on réalise des tests basés uniquement sur la mesure de température à 1,2 m de hauteur, les différences de consommation entre les différents type d'émetteurs modernes sont faibles. Une simulation avec des habitants montre que le ressenti est différent. D'ou la notion de confort thermique.

L'inconfort est lié aux variations : fluctuation de la température dans le temps et mauvaise homogénéité dans le volume.

Pour faire simple. L'utilisateur qui ressent un inconfort va augmenter la consigne.

Exemple facile à comprendre pour la variation temporelle ..

Un chauffage avec une régulation réglée à 19°c mais qui fluctue entre 17°c et 21°c consomme autant qu'une régulation stable qui fait bien son travail en maintenant en permanence la température ambiante à 19°C. On est O K ?? Si on réalise un test, on ne verra pas de différence de consommation. Mais si on place des personnes en situation que va t-il se passer ???
Quand la température va descendre sous 19°C, les occupants vont ressentir de l'inconfort. Ils vont donc relever la consigne., peut être de 1 voire 2 degrés pour ne plus ressentir une température ambiante inférieure à 19°c. En situation réelle, le chauffage mal régulé va consommer 14% de plus (2°C) que le chauffage bien régulé.

Pour la variation spatiale, je vous laisse imaginer vous même une mise en situation ..
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Re: Exergie et déperditions spatiales et temporelles

de Daniel Ouellette » Jeu 13 Oct 2016 18:24

Solutions Uponor :

Conception à faible exergie

Les systèmes hydroniques de chauffage et de refroidissement rayonnants s’appuient sur le principe du chauffage à basse température et du refroidissement à haute température, aussi connu sous le nom de « conception à faible exergie ». Cette conception se traduit par un système qui génère davantage en consommant moins...

http://www.uponor.ca/commercial-radiant-floor-heating-and-cooling/engineer.aspx?sc_lang=fr-ca
Probablement pour l'exergie ils se réfert à la source d'énergie, donc ce n'est pas une règle générale.
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Re: Exergie et déperditions spatiales et temporelles

de Merik » Jeu 13 Oct 2016 18:46

"conception à faible exergie" OU "faible entropie" il me semble.
ce qui revient à dire faible écart avec le but à atteindre = chauffage basse température. Faible écart avec la consigne.
je me trompe ? Des mots savant pour impressionner et pas dit qu'ils soient utilisés à juste titre.

Pas un usage très répandu mais Google renvoie quelques résultats.
Thermodynamique des mélanges binaires (homogènes et parfaits) - Objectif : Savoir appliquer l'approche à faible exergie pour la réduction effective de la consommation de combustible par l'utilisation plus rationnelle des ressources, et l'amélioration des efficacités des systèmes.
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de Alain » Jeu 13 Oct 2016 20:23

Alors vu sous cet angle, le chauffage faible exergie est le chauffage basse température, celui qui crée les plus faibles déperditions spatiales et temporelles ;)
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Re: Exergie et déperditions spatiales et temporelles

de Daniel Ouellette » Jeu 13 Oct 2016 20:54

C'est une question de point vu et de jouer avec les thermes. Utiliser une masse pour tuer une mouche c'est du gaspillage d'énergie, chauffer avec trop de chaleur ou une température élevée c'est aussi du gaspillage s'il est possible de chauffer avec une température plus basse, en déduisant que les surplus (forte exergie) amènent les déperditions spatiales et temporelles, trop c'est comme pas assez.
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Re: Exergie et déperditions spatiales et temporelles

de Daniel Ouellette » Ven 14 Oct 2016 14:07

•Le fabricant de chauffage électrique radiant de plafond Enerjoy a fait réaliser des études conjointement par le Centre de recherche NAHB et le département américain de Energy (DOE). Les chiffres montrent un gain de 30% par rapport au chauffage à air chaud produit par une pompe à chaleur et un gain de 52% par rapport à des plinthes chauffantes (convection douce). Lire le résumé : Enerjoy Case Study

•Les études réalisées par le fabricant autrichien de radiateurs électriques Redwell mettent en lumière la forte surconsommation engendrée par le chauffage convectif (30% à 60%)

Efficacité directe ou indirecte par le confort ?
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Re: Exergie et déperditions spatiales et temporelles

de Daniel Ouellette » Sam 15 Oct 2016 14:53

Excusez-moi pour mes nombreuses interventions consécutives.

Je pense que, la notion faible exergie (basse température) est utilisée plutôt pour la source, géothermie, pompe à chaleur, etc. Je ne crois pas qu'on l'applique directement à l'émetteur de chaleur, à moins qu'il utilise cette source à basse température.

Toutefois, à mon avis, le chauffage à basse température est la solution pour une économie d'énergie directe et non seulement indirecte par le confort. Donc je pense plutôt à système basé sur l'efficacité énergétique dont la conséquence est le confort au lieu du contraire comme on fait actuellement.
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Re: Exergie et déperditions spatiales et temporelles

de Merik » Sam 15 Oct 2016 16:54

Le sujet mériterait bien une thèse ;)

Peut être des pistes dans ce doc de Polytechnique ?
"Analyse exergétique d'un système de chauffage"
https://www.polytech.univ-savoie.fr/fil ... on1208.pdf

Un chauffage direct à effet joules possède un rendement de 100%. Après réflexion, je change d'avis. Si un type d'émetteur direct est moins énergivore qu'un autre, le concept d'exegrie n'entre pas en considération.

Par contre, dans un système utilisant une chaudière dont le rendement peut être lié à la température de l'eau ...

Discussion et conclusion.

A partir d'une certaine longueur, le système de paroi ventilée est plus puissant qu'un radiateur traditionnel. La température de fonctionnement est donc plus faible et le rendement de la chaudière ou de la PAC est plus élevé. De ce point de vue, la capacité du système de paroi ventilée à faire des économies dépend principalement de la longueur de paroi équipée. Un aspect intéressant de l'exergie est la quantification des irréversibilités créées dans la pièce de vie. Les transformations irréversibles de la chaleur sont responsables en partie des gradients thermiques ainsi que des fluctuations d'air et de température. Ces phénomènes sont souvent la cause d'inconfort locaux et plusieurs voies sont à explorer sur l'analyse exergétique pour l'étude du confort thermique.

La destruction d'exergie à travers le système de chauffage à lieu en grande majorité au niveau du système de production de chaleur. C'es donc à ce niveau que se situe la principale marge de manoeuvre pour améliorer le rendement du système complet. Cela signifie également que les systèmes actuels sont encore loin d'être efficaces. Les solutions à la fois existantes et efficaces du point de vue exergétique sont les systèmes de cogénération, très peu développés dans l'habitat. Les systèmes solaires passifs ne peuvent pas être jugés en fonction de leurs rendements uniquement car l'exergie fournie par le soleil est gratuite et abondante. Le cas des pompes à chaleur eau/air dépend grandement de la température extérieure et donc du climat.

Bien sûr, il ne faut pas oublier la réalité économique et géopolitique. Le prix de l'énergie n'est pas toujours représentatif de sa rareté et donc les solutions les moins chères ne sont pas forcément les plus efficaces. La France dont la stratégie énergétique est de miser massivement sur le nucléaire est un bon exemple. Les ménages Français sont en grande partie chauffés par des convecteurs électriques, qui sont les systèmes ayant les rendements exergétiques les plus faibles. Si ces choix politiques sont discutables à moyen terme, l'utilisation de l'électricité pour le chauffage va probablement disparaitre à long terme en même temps que les ressources fossiles et nucléaires.
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Re: Exergie et déperditions spatiales et temporelles

de Daniel Ouellette » Dim 16 Oct 2016 14:55

À ce sujet, je ne m'exprime pas aussi bien que vous, je ne suis pas spécialiste dans ce domaine, mais plutôt un technicien concepteur en électronique.

En 1998, après avoir participé au développement de deux thermostats industriels, j'en suis venu à la conclusion, après expérimentations, que les principes de chauffage utilisés n'étaient pas adéquats pour un système complexe tel que l'espace habitable, la raison était, ce que j'appelais à l'époque, le facteur espace-temps. J'ai voulu partager cette découverte, avec mon habituel enthousiasme innocent, mais les spécialistes l'ont mal reçus, comme si je les attaquais personnellement, en fait je défiais leurs principes, leurs croyances, leurs connaissances et surtout leurs gagne-pain. Plus que j'avançais dans mes recherches plus que je devenais anticonformiste, donc de plus en plus discret.

Donc, la chaleur est une forme de transformation ou dégradation d'une certaine énergie, l'exergie thermique est considérée comme a faible exergie, à première vue, c'est un argument de plus pour ces spécialistes conformistes. Et pourtant, le chauffage à basse température semble tout indiqué pour les raisons mentionnées dans cette discussion, mais je cherche toujours les informations formelles à ce sujet, existe-il des études scientifiques ou techniques sérieuses (non commanditées) qui explique clairement les performances du chauffage à basse température ?
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Re: Exergie et déperditions spatiales et temporelles

de Daniel Ouellette » Lun 17 Oct 2016 02:55

Donc, la chaleur est une forme de transformation ou dégradation d'une certaine énergie, l'exergie thermique est considérée comme a faible exergie, à première vue, c'est un argument de plus pour ces spécialistes conformistes.

...énergie thermique, pas exergie thermique....
Daniel Ouellette
 
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