Récupérateur de chaleur pour douches BEDJA Walid – DRAME Daouda – Chekirine Racim – Aknouche Amine – DONGANG Lucky

Plan de la présentation Enjeux énergétiques Principe du projet I- Introduction II- Conception du système Choix d’une technologie Prédimensionnement Choix de la configuration III- Expérimentation Maquette Tests expérimentaux IV- Partie Théorique Les modèles théoriques Etude paramétrique Comparaison avec l’expérimentation V- Conclusion Rentabilité Possibilité d’amélioration 1 Comparaison avec l’étude quantitative

Introduction

I-Introduction Enjeux énergétiques 2 PopulationDemande en énergie Economiser l’énergie Chaleur fatale à récupérerUtilisation d’un échangeur thermique Schéma de principe d’un échangeur thermique

I-Introduction Enjeux énergétiques Principe du projet 3 Echangeur Egouts Douche Chauffe-eau Eau de ville Chauffe-eau + Douche Eau chaude usée Eau de ville froide Echangeur Eau chaude usée (refroidie) Eau de ville (réchauffée) Chauffe-eau Egouts

Conception du système

II-Conception du système Choix d’une technologie 4 Coûts de production Facilité de conception Performance Encombrement Recoh-Vert de Gaïa

II-Conception du système Choix d’une technologie Prédimensionnement  Choix du débit : Ratio de 1/10 entre les débits fluide chaud et froid Bonne efficacité Conservation des proportions  Choix des températures Basé sur des température réelles Pour une simulation donnant des températures fidèles à la réalité  Choix des dimensions Basé sur le meilleur compromis entre Prix, Performance et Disponibilité Restriction de l’écart de 1mm minimum Paramétrage 3 Contraintes hierarchisées: 1.Prix  Budget du projet 2.Performances  Débit, Température 3.Dimensions  Longueur, Diamètre, Ecart 5

II-Conception du système Choix d’une technologie Prédimensionnement T 1e = 38°C T 2e = 10°C T a = 20°C L = 60cm ε = 1.6mm D cui = 16mm D PVC = 21,2mm 6 m 1 = 4L/min m 2 = 0,4L/min..

II-Conception du système Choix d’une technologie Prédimensionnement Choix de la configuration Disposition fluide chaud / fluide froid 1 er cas2 ème cas 7

II-Conception du système Choix d’une technologie Prédimensionnement Choix de la configuration Sens de circulation des fluides 8

II-Conception du système Choix d’une technologie Prédimensionnement Choix de la configuration Choix des matériaux 9

Expérimentation

III-Expérimentation Maquette Conception de la maquette 10 Matériel reçu : 2 jerricanes de 20 litres Tube de cuivre de 2m Tube en PVC de 2m Raccord en cuivre Silicone Tuyau d’arrosage Fabrication Découpage : tuyau de cuivre de 75 cm tuyau de PVC de 60 cm Placement du tube de cuivre dans le tube de PVC. Fixation du tube de cuivre à l’aide de joints et de silicone. Bouchage de certains trous de façon à éviter les fuites d’eau Rajout de 2 tubes à 3 têtes sur le PVC : entrée et sortie de l’eau froide Rajout du raccord en cuivre d’un côté du tube Liaison entre les tubes et les réservoirs avec les tuyaux d’arrosage

III-Expérimentation Maquette 11 Tests expérimentaux Pas de débitmètre 1/ Mesure Manuelle 2/ Obtention de 3 débits différents 3/ Variation de débits: mesure de températures 1/ Mesure manuelle On ouvre la vanne à une certaine position Chronométrage pendant 30 secondes le remplissage du bécher. On relève le volume atteint que l’on multiplie par 2 On obtient le débit correspondant en L/min 2/ Obtention de 3 débits différents Manipulation précédente répétée 2 fois 3 débits obtenus: 0,4 L/min, 2L/min, 4L/min

III-Expérimentation Maquette 12 Tests expérimentaux 3/ Mesure des températures On relève les températures de sortie en fixant les bonnes températures à l’entrée ( glaçons + bouilloire) 3 exemples obtenus : - Débit eau chaude 0.4L/min – eau froide 0.4L/min : T 2s = 13 °C/ T 1s = 35 °C  E = 11 % - Débit eau chaude 4L/min – eau froide 0.4L/min : T 2s = 23 °C / T 1s = 36 °C  E = 46 % - Débit eau chaude 0.4L/min – eau froide 4L/min : T 2s = 12 °C / T 1s = 32 °C  E = 21 %

Partie Théorique

Pourquoi un modèle théorique ? -Définir les performances du système -Tester le système dans des conditions limites -Connaitre l’influence de paramètres internes et externes au système sur l’expérience -Comparer théorie et pratique Comment le construire ? - Définir les hypothèses - Utilisation des méthodes de dimensionnement de la littérature - Itération et usage de l’outil numérique (Excel) 13 IV-Partie Théorique Les modèles théoriques

Diamètre du tube en cuivre (m)Diamètre du tube en PVC (m) 0,0160,0212 Epaisseur du cuivre (m)Epaisseur du tube en PVC (m) 0,0020,0019 L (m)Ecart (m) 0.61,6 E-3 14 IV-Partie Théorique Les modèles théoriques Calcul du coefficient global d’échange U Détermination du NUT et de l’efficacité E Calcul du flux thermique échangée Calcul des températures de sortie T s1 et T s2 Itération

Diamètre du tube en cuivre (m)Diamètre du tube en PVC (m) 0,0160,0212 Epaisseur du cuivre (m)Epaisseur du tube en PVC (m) 0,0020,0019 L (m)Ecart (m) 0.61,6 E-3 15 IV-Partie Théorique Les modèles théoriques Bilan thermique Détermination de l’efficacité E Calcul du flux thermique échangée Calcul des températures de sortie T s1 et T s2 Itération x1x1 x 1 +dx x 0 TaTa TaTa T2T2 T2T2 PVC r d cui d pvc T1T1 CUIVRE

Etude paramétrique - Permet de déterminer la sensibilité de chaque paramètre qui influe sur l’efficacité de notre système. - Méthode : On trace la courbe de l’efficacité en fonction du paramètre intéressé en fixant tous les autres. Exemple : 16 IV-Partie Théorique Les modèles théoriques Etude paramétrique Paramètre Influence sur l’efficacité L64% Q1Q1 18% Q2Q2 34% e pvc 0,0035%

17 IV-Partie Théorique Les modèles théoriques Etude paramétrique Comparaison avec l’étude qualitative CHAUD EXTERIEUR / FROID INTERIEUR Longueur L (m)E(L) [%] 0 0,11,24 0,22,32 0,33,24 0,44,03 0,54,72 0,65,31 0,75,82 0,86,25 FROID EXTERIEUR / CHAUD INTERIEUR Longueur L [m]E(L) [%] 0 0,112,6 0,223,4 0,332,6 0,440,6 0,547,5 0,653,5 0,758,7 0,863,2 Efficacité CO COURANT (en %) 50,9 Efficacité CONTRE-COURANT (en %) 51,4 Efficacité PVC extérieur / Cuivre extérieur (en %) 53, Efficacité Cuivre intérieur / Cuivre extérieur (en %) 53, Efficacité PVC intérieur / Cuivre extérieur (en %) 6 Efficacité PVC intérieur / PVC extérieur (en %) 35

Comparaison des modèles théoriques et du modèle expérimental Ecart modèle théorique simple/ modèle expérimental : Ecart = 4,1% Ecart modèle théorique complexe/ modèle expérimental : Ecart = 7,5% -Incertitudes de lecture des thermomètres -Incertitudes de mesure des thermomètres -Températures fluctuantes des fluides 18 IV-Partie Théorique Les modèles théoriques Etude paramétrique Comparaison avec l’expérimentation

Conclusion

Definition : temps de retour de l’Xchanger V-Conclusion Rentabilité 18

Sans échangeur : € dans le chauffage Avec échangeur (L = 0.6m): 70.98€ Faire un tableau en faisant varier la longueur On considère le prix du cuivre linéaire : 5€ le m 0.5€ les 10 cm Economie de 50% par douche V-Conclusion Rentabilité 18

V-Conclusion Rentabilité 19 Possibilité d’amélioration Version multi-tubes

Merci