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Le stockage de la chaleur


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160 réponses à ce sujet

#1 Michel

Michel

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Posté 18 novembre 2004 - 08:10

Edition d'EcliptuX : afin de respecter le sujet abordé dans le topic initial, ce sujet a été séparé du topic sur les Chaudières à biomasse
=====



(J'ai trouvé ça sur un forum Russe)

Les SAVANTS ont calculé que la chaleur reçue par la Terre au cours de l'été, pourrait suffire tout à fait pour réchauffement du logement à la saison froide. Mais comment stocker la chaleur? Ce problème était résolue par un inventeur suédois. Sur le toit de la maison il a monté le collecteur solaire. Sous la maison il a construit le sous-sol de volume 10 m3. Dans les pièces habitées et le sous-sol il a mis les radiateurs. Et en outre le sous-sol il a remplis de sel (le sulfate du sodium). En été les radiateurs du collecteur solaire se chauffent et dans le sous-sol les radiateurs fondent le sel, comme de la cire. La chaleur mise en réserve, selon les dires de l'inventeur, suffit pour chauffer la maison de l'automne au printemps.

Et ca aussi:

En Russie on peut voir la fumée au-dessus de très vieilles églises orthodoxes. La question - mais pourquoi ? En effet, à l'intérieurs, la température se trouve toujours dans la limite de nécessaire, bien que on ne voit pas la chaufferie. Sous l'église se trouve un local en forme du semi-cylindre horizontal (la longueur peut être différente), dans le quel, en été, sont chargés les rondins des bois. L'entrée est fermé par un mur des briques - dans le mur on mettait un tube 10-40 mm de diamètre (ça dépend du volume des bois et de local). Le moine, ayant chauffé une tige de fer jusqu'à rouge, la passée par le tube - commençait la combustion lente avec l'accès limité de l'air (limité par le diamètre les tubes). Au pan et les murs du monastère sont fait les conduites, par les quelles les produits de la combustion se levaient en haut, chauffant l'église. La combustion se prolongeait des mois - jusqu'au printemps suivant.

Modifié par EcliptuX, 18 novembre 2004 - 20:30 .

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#2 Tis

Tis

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Posté 18 novembre 2004 - 12:52

Les SAVANTS ont calculé que la chaleur reçue par la Terre au cours de l'été, pourrait suffire tout à fait pour réchauffement du logement à la saison froide. Mais comment stocker la chaleur? Ce problème était résolue par un inventeur suédois. Sur le toit de la maison il a monté le collecteur solaire. Sous la maison il a construit le sous-sol de volume 10 m3. Dans les pièces habitées et le sous-sol il a mis les radiateurs. Et en outre le sous-sol il a remplis de sel (le sulfate du sodium). En été les radiateurs du collecteur solaire se chauffent et dans le sous-sol les radiateurs fondent le sel, comme de la cire. La chaleur mise en réserve, selon les dires de l'inventeur, suffit pour chauffer la maison de l'automne au printemps.

C'est génial ce système !

On va enfin pouvoir stocker l'énergie solaire estivale surabondante pour s'en servir quand le soleil est caché par le brouillard ou les nuages en hiver !

Tu pourrais essayer d'en savoir un peu plus sur le nom de cet inventeur et de quand date son expérience ?

#3 Michel

Michel

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Posté 18 novembre 2004 - 13:18

J'ai déjà fait. Apparemment, c'est un internaute, qui a par hasard passé sur le forum et il ne revient plus. Il faut attendre, on verra bien. Ou chercher sur l'Internet l'info par ces propres moyens.

#4 cugel

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Posté 18 novembre 2004 - 13:52

Bonjour à tous,

Le principe que tu decris michel est celui de la pompe à chaleur qui est déjà utilisé pour des chauffages et la production d'eau chaude sanitaire.
Si vous etes interessés je vous conseil la visite du site de veissmann qui fabrique des pompes à chaleurs (type eau glycol) pour l'acheter ou si vous etes bon bricoleur vous en inspirer.

Sinon l'usage du sulfate de sodium me parais optimiste car ce sel fond vers les 900 °c. En general les pompes à chaleurs utilise un melange eau/glycol. Cela dis si tu me confirme que certain utilise ce sel je suis interessé.

#5 MakeLoveNotWar

MakeLoveNotWar
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Posté 18 novembre 2004 - 14:08

Je confirme que le sulfate de sodium fond à 888°C, et le chlorure de sodium (sel de cuisine) à 800°C (sources diverses sur le net).

Je serai donc moi aussi curieux de connaître le procédé utilisé pour stocker la chaleur de cette façon, et les mesures de sécurité associées au dit procédé!

#6 Tis

Tis

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Posté 18 novembre 2004 - 14:24

Les températures semblent beaucoup moins élevées (40°) dans l'expérience ci-dessous effectuée avec du sulfate de sodium hydraté :

http://web.archive.o...imie/exp28.html

De plus il me semble bien que le gros sel de cuisine fond dans l'eau froide !


Modifié par Tis, 03 juin 2014 - 21:41 .


#7 nomade

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Posté 18 novembre 2004 - 15:41

en fait on fait pas fondre le sulfate de sodium. Il a la particularité, quand on le chauffe, de libérer des molécules d'eau lors d'une réaction endothermique. En d'autres termes, il absorbe de la chaleur et rend de l'humidité. Par contre, lorsqu'on le mélange à de l'eau, il l'absorbe lors d'une réaction exothermique, en d'autres termes il rend la chaleur absorbée lors de la première réaction. Je présume que le système dont on parle plus haut utilise cette propriété: le chauffe eau solaire chauffe le sel, puis lorsque le besoin s'en fait sentir il le mélange mécaniquement avec de l'eau. L'idée est bonne et le sulfate de sodium connu depuis perpette (je crois que le prof de chimie nous a montré ça quand j'avais 14 ans environ). Accessoirement ça ne produit pas d'autre résidu que rendre l'eau utilisée, qui peut éventuellement être réutilisée en circuit fermé.

ah oui: le sel de cuisine ne fond pas dans l'eau, il s'y dissout :bravooo: :bravooo:

reste a savoir si le sulfate de sodium pollue bcp lors de la production... même si c'est clair que ce systeme peut être viable (faudrait voir si le sulfate de sodium peut stocker assez de calories que pour donner un système correct), moins cher à l'usage et surtout infiniment moins polluant que le mazout, voire même le gaz et le bois. A condition de ne pas déverser sa citerne de sulfate de sodium dans le tout à l'égout bien sûr :bravooo:

#8 MakeLoveNotWar

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Posté 18 novembre 2004 - 15:52

Les températures semblent beaucoup moins élevées (40°) dans l'expérience ci-dessous effectuée avec du sulfate de sodium hydraté :

www.univ-pau.fr

De plus il me semble bien que le gros sel de cuisine fond dans l'eau froide !  :bravooo:

OKay!

Il ne s'agit pas d'une fusion du sulfate de sodium anhydre, mais d'une réaction chimique réversible entre celui-ci et le sulfate de sodium hydraté (i-e le sel de Glauber). Maintenant je comprends mieux.

A noter que la réaction du sel de cuisine avec l'eau n'est pas une fusion mais une dissolution...

Question : combien coûtent 10m3 de sel de Glauber??? (sans compter le prix du reste de l'installation)

#9 MakeLoveNotWar

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Posté 18 novembre 2004 - 16:16

même si c'est clair que ce systeme peut être viable (faudrait voir si le sulfate de sodium peut stocker assez de calories que pour donner un système correct), moins cher à l'usage et surtout infiniment moins polluant que le mazout, voire même le gaz et le bois. A condition de ne pas déverser sa citerne de sulfate de sodium dans le tout à l'égout bien sûr :bravooo:


Je vois que je ne suis pas le seul à réagir ici, presque en même temps!

Quelques calculs, après recherche sur le net.

L'enthalpie de la réaction décrite ici est de 83 KJ/mole, sachant qu'une mole pèse 322 grammes (source).

La densité de la mirabilite (sel de Glauber naturel) est de 1,5 (source), donc 1500 Kg/m3.

Par conséquent, 10m3 (15000 Kg) de sel de Glauber pourrait stocker:

83E3*15E3/0.322 soit environ 4 GJ

Le joule n'étant pas parlant pour tout le monde, passons ça en KWh!

1 KWh = 3.6E6 J donc 4 GJ font environ 1100 KWh, ce qui devrait permettre de chauffer un petit appartement bien isolé, sauf erreur de ma part (merci de me reprendre dans ce cas).

#10 Yeye

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Posté 18 novembre 2004 - 16:20

J'avais vu cette idée mise en pratique en Californie sur un reportage de Beyond 2000.
En fait (je fais appel à mes souvenirs, alors indulgence pour l'absence de source, please), je me souviens d'un grand réseau de tuyaux noirs vers lesquels convergeaient des miroirs réfléchissant la lumière du soleil très abondante dans cette région.

Il me semble qu'il s'agissait d'un moyen de capture de l'énergie solaire, mais aussi et surtout, de stockage de cette dernière.


Je suppose que cette énergie thermique était ensuite transformée en énergie électrique par les systèmes classiques vapeur + turbine + alternateur...


Pour en revenir à ma sciure: 3,8 euros le m3 (soit environ 200 kgs, équivalent à 100 L de fuel selon l'Itebe), alors même si y'a de l'eau dedans, je leur en veux pas...

#11 cugel

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Posté 18 novembre 2004 - 16:51

Bien vu pour l'eau d'hydratation du sel qui permet de stocker des calories :bravooo:


Si je comprends bien un fluide (eau ou autre) chauffé au soleil transmet sa chaleur au sel qui se deshydrate (comment evacuer l'eau produite ?) puis l'hiver venu on injecte de l'eau et la reaction d'hydratation du sel transmet sa chaleur au fluide.

Mais comment faire pour hydrater ou deshydrater un volume de 10 m3 ? avec des tuyaux ?

Sinon c'est une trés bonne idée pour se chauffer sans passer par une fabrication d'electricité peu rentable.

#12 Tis

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Posté 18 novembre 2004 - 22:41

Excusez-moi les chimistes mais je n'ai pas tout compris.

Comment calcule-t-on la quantité de chaleur totale accumulable par 1 m3 de sulfate de sodium ?

Et y a-t-il un maximum de T° au delà duquel la réaction chimique ne se fait plus ?

Pour info j'ai remarqué que pendant l'été la T° monte parfois jusqu'à 108° dans les panneaux de mon chauffe-eau solaire.

#13 MakeLoveNotWar

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Posté 19 novembre 2004 - 09:36

Mais comment faire pour hydrater ou deshydrater un volume de 10 m3 ? avec des tuyaux ?

Sinon c'est une trés bonne idée pour se chauffer sans passer par une fabrication d'electricité peu rentable.

Pas besoin d'hydrater/déshydrater le sulfate. Il s'agit d'un changement de phase à température constante. Si on monte la température au-dessus de la limite, il y a séparation de l'eau et du sulfate, si on tombe la température en-dessous, il y a ré-hydratation dudit sulfate.

C'est le même principe qu'un changement de phase, comme la fusion de l'eau à 0°C (avec une enthalpie de 80 calories / gramme), ou sa vaporisation à 100°C (avec une enthalpie de 400 à 500 calories / gramme).

Note : 1 calorie = 4.19 Joules

#14 nomade

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Posté 19 novembre 2004 - 09:43

si je me rapelles l'experience faite à l'école (ca remonte à plus de 15 berges quand même) le sel au fond de l'éprouvette formait un amas relativement compact avec l'eau audessus. Une fois refroidit il a fallu que le prof l'agite avec une tige de verre pour que çà recommence à chauffer: il n'avait pas enlevé l'eau. Maintenant entre une éprouvette et une cuve y a une différence.

Pour évacuer l'eau on peut envisager une cuve à double paroi don la paroi interne est perforée fin pour retenir le sel et écouler l'eau. resterait à faire remonter l'eau en cas de besoin.

Sans oublier que si on couple ça à un chauffe eau solaire, la cuve va se recharger à chaque fois que le ciel sera dégagé en journée, donc on peut très bien imaginer un systeme qui couple les deux selon celui qui apporte le plus de chaleur à un moment donné.

#15 MakeLoveNotWar

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Posté 19 novembre 2004 - 10:11

Excusez-moi les chimistes mais je n'ai pas tout compris.

Comment calcule-t-on la quantité de chaleur totale accumulable par 1 m3 de sulfate de sodium ?

Et y a-t-il un maximum de T° au delà duquel la réaction chimique ne se fait plus ?

Pour info j'ai remarqué que pendant l'été la T° monte parfois jusqu'à  108°  dans les panneaux de mon chauffe-eau solaire.

La méthode de calcul est décrite dans la première source de mon post calculant l'énergie stockée dans 10 m3 de sulfate.

En résumé :
- on trouve dans la littérature (le "HandBook" bien connu des chimistes) l'enthalpie (i-e énergie) du sulfate anhydre et celle du sulfate hydraté. L'enthalpie de la réaction est tout bêtement la différence entre les deux (principe de base de conservation de l'énergie : l'énergie d'un changement d'état est la différence entre le niveau d'énergie de l'état "avant" et celui de l'état "après", quel que soit le chemin parcouru entre les 2 états). Cette valeur est exprimée en Joules / mole.
- une mole est une quantité normalisée de molécules, définie comme étant le nombre d'atomes contenus dans 12 grammes de carbone 12; pour info, cette valeur est de 6.02252E23 (E23 signifie multiplié par 10 puissance 23, soit un "1" suivi de 23 "zéros"), c'est le "nombre d'Avogadro".
- on connaît la masse d'une mole de molécules en sommant les masses molaires des atomes constitutifs (la masse molaire d'un atome donné se trouve dans la table de Mendeleïev). Par exemple, pour le sel de Glauber Na2SO4.10H20, une mole de ce produit contient 2 moles de sodium (Na) + 1 mole de soufre (S) + 4 moles d'oxygène (O) + 10 moles d'eau (H2O) dont chacune est constituée de 2 moles d'hydrogène (H) et 1 mole d'oxygène (O). La table de Mendeleïef montre qu'une mole d'hydrogène fait 1 gramme, 1 mole d'oxygène fait 16 grammes, etc... Il est donc facile de calculer la masse d'une mole de sel de Glauber (voir valeur dans le post ci-dessus).
- comme on part d'un volume de sel, il faut calculer sa masse. Pour calculer la masse d'un volume donné de produit, il faut connaître la densité dudit produit. La densité est le rapport entre la masse d'un volume de produit et celle du même volume d'eau, la densité de l'eau est donc 1. Pour exemple : 1 litre d'eau fait 1Kg, 1 lingot d'un litre d'or fait 19,3 Kg, par conséquent la densité de l'or est 19,3 (on remarque au passage que dans les films, les bandits portent allègrement plusieurs centaines de Kg d'or chacun pendant leur hold-up!!!). La densité de la mirabilite (sel de Glauber naturel) est de 1,5 donc 1M3 (1000 litres) de sel fait 1,5 tonnes. A noter que 10m3 faisant 15 tonnes, il faut que le terrain dans lequel se trouve le réservoir de stockage supporte une telle charge!).
- 1 Joule est la quantité d'énergie fournie par une puissance d'un Watt pendant 1 seconde (1 J = 1Ws). 1 KWh étant l'énergie fournie par une puissance de 1000 W pendant 1 heure (3600 secondes), on voit que 1KWh fait 1000 * 3600 = 3600000 J ou 3.6E6 J.

Tout le reste du calcul est une suite de règles de 3...


Pour répondre à ta deuxième question, un changement d'état se fait à température constante tant que la totalité de la réaction n'est pas effectuée (en supposant qu'il y a homogénéisation de la température dans l'ensemble du produit réactif, d'où l'éventuelle nécessité d'agiter le produit).
Par exemple : si on mesure la température d'un bac d'eau placée au congélateur, on constate que celle-ci reste à 0°C tant que toute l'eau n'est pas transformée en glace, alors que l'environnement (le congélateur) est initialement à -18°C (s'il est bien réglé). C'est seulement après solidification que le bloc de glace descendra à -18°C. De même dans l'autre sens : si on retire la glace du congélo pour la placer à température ambiante (20°C par exemple), le bloc va se réchauffer à 0°C, conserver cette température tant que toute la glace n'aura pas fondue, puis l'eau obtenue va se réchauffer à 20°C.

De la même façon, même si ton capteur solaire dépasse localement les 100°C, la chaleur va être absorbée par la réaction de déshydratation du sel de Glauber et celui-ci va rester à température constante (32.4°C d'après la source déjà citée) tant que la totalité des 10 m3 de produit n'aura pas été deshydratée...

Modifié par MakeLoveNotWar, 19 novembre 2004 - 10:25 .

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#16 cugel

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Posté 19 novembre 2004 - 11:32

Merci , je trouve cette conversation très instructive.

Un point me perturbe encore :
Pour ammener la chaleur il faut bien un réseau echangeur de chaleur dans la masse du sulfate de sodium. comment eviter des concentrations locale de chaleure et des emprisonnement d'eau dans la masse ? ne croyez vous pas que cette masse de par son propre poids va "dephaser" (eau sur le dessus de la cuve et sel deshydraté au dessous ). La reaction exothermique ne se fera donc plus qu'à l'interface et sera vite bloquée. Il y a une grande différence entre une eprouvette agitée et une cuve de 10 M3 statique.

En tous cas cette reaction merite d' envisager d'autre systeme pour etre utilisée.
Pourquoi ne pas abandonner le principe d'une cuve en fabriquant de petite quantité de sel deshydraté à la fois l'été. Filtrer l'eau et conserver le sel au sec . L'hiver venu une pelleté de sel et un peu d'eau et la chaleure est restituée ?

Qu'en pensez vous?

#17 Michel

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Posté 19 novembre 2004 - 12:27

Et si on utilise le paraffine a la place du sel ???

#18 nomade

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Posté 19 novembre 2004 - 12:40

pq de la parafine??

#19 Tis

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Posté 19 novembre 2004 - 14:36

La société suédoise Climator, utilise effectivement du sel de Glauber(1604-1670) dans son produit Climsel, dont l'une des application concerne le stockage de l'énergie solaire.

Cette société, créée en 1979, se consacre exclusivement aux techniques de changement de phase (PCM)

Stockage d'énergie solaire

Dans le domaine d'énergie solaire le matériel de changement de phase de ClimSel a beaucoup d'avantages.

1. Si une installation d'énergie solaire emploie l'eau comme médias de distribution. Une bonne manière de réduire le réservoir de stockage est d'installer les batteries thermiques de ClimSel comme C48, C58 ou C70. Dans une petite température ambiante le matériel de PCM est 10 fois meilleur que l'eau . Dans un spectre large de la température il sera 3-4 fois plus efficace.
2. Si une installation d'énergie solaire emploie l'air comme médias de distribution, vous pouvez améliorer l'efficacité après incorporation du PCM dans le mur, le plafond ou le plancher.


Source : www.climator.com

#20 Michel

Michel

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Posté 19 novembre 2004 - 16:14

pq de la parafine?

J'ai juste posé la question.