Accumulateur de chaleur pour serre

Voilà, avec le beau temps, on se remet à préparer le jardin      .

Première nouvelle réalisation de cette année, l'accumulateur de chaleur pour la serre :



Le principe est les suivant. Le bidon est rempli d'eau. Le tout est chauffé par le soleil en journée et, le soir venu et le soleil couché, le bidon restitue sa chaleur dans la serre pour y maintenir les plus longtemps possible une bonne température. La peinture noire et le déflecteur (panneau isolant recouvert d'alu) sont là pour augmenter l'effet de chauffe.

On s'est amusé à mettre un simple arrosoir rempli devant le déflecteur, après quelques heures, l'eau était chaude de chez chaude.    

Le bidon va être nettoyé correctement avant de le remplir d'eau. On y mettra quelques gouttes de javel. Ça ferra toujours une réserve d'eau de 220L supplémentaire au cas où.  

l'eau stocke assez mal la chaleur, elle n'a pas des masses d'inertie, elle chauffe vite, mais refroidi vite aussi

par contre, si tu rempli de gros cailloux, puis d'eau, l'eau chauffera les cailloux, qui conserveront la chaleur et la restitueront la nuit

ou des morceaux de fonte, c'est pas cher et ça a une bonne inertie (là ou l'alu et l'inox n'apporteraient rien, ils sont trop bons conducteurs de chaleur, ils ne conservent rien)

si tu fais des essais avec et sans caillasse, j'aimerai bien avoir ton opinion sur la question (par pure curiosité)

Bien vu!   

mais ça diminuera la réserve d'eau.... le choix est cornélien...

agralil a écrit:l'eau stocke assez mal la chaleur, elle n'a pas des masses d'inertie, elle chauffe vite, mais refroidi vite aussi

par contre, si tu rempli de gros cailloux, puis d'eau, l'eau chauffera les cailloux, qui conserveront la chaleur et la restitueront la nuit

ou des morceaux de fonte, c'est pas cher et ça a une bonne inertie (là ou l'alu et l'inox n'apporteraient rien, ils sont trop bons conducteurs de chaleur, ils ne conservent rien)

Mais c'est faux !

L'eau a une excellente capacité thermique volumique (c'est à dire, la quantité d'énergie stockée dans un m3 pour que la température du matériau s'élève d'un degré). Pour un stockage jour/nuit, ça convient très bien.

En plus, pour une serre agricole, le prix des matériaux est important. On vise un système très simple et très bon marché. Si on a des bidons de récup, et qu'on peut les remplir d'eau, c'est un très bon stockage à prix quasi nul.

La pierre, c'est bien, mais à condition de l'avoir gratuite et sur place. S'il faut la transporter ou la payer, à mon avis l'intérêt s'annule.

Le fer et la fonte, intérêt négatif. chaleur massique volumique pas meilleure que celle de l'eau, mais c'est plus cher, plus lourd à déplacer, et ça rouille.

Ne pas oublier que la terre sous la serre est une énorme réserve d'inertie thermique... surtout si elle est humide (en première approche, on peut considérer que le premier mètre de terre est de la réserve de chaleur utile). Avant de pouvoir rivaliser avec cette masse de terre, avec nos prétendues réserves d'inertie à coup de 200 litres, il faut rester modeste. C'est bien pour ça que toute solution visant à élever l'inertie thermique doit rester simple et bon marché (pour ne pas dire gratuite).

les bouillottes les + efficaces sont soit des briques soit des bouteilles d'eau

Je pense aussi que le bidon de 220 litres est d'un bon rapport efficacité/prix pour cette utilisation, le plus de la réserve d'eau en elle même est aussi intéressante. 

Une optimisation de la chaleur massique avec une trentaine de centimètres de brique en guise d'entourage du bidon pourrait être pas mal, non ?

Donc, pour rassurer, le coût de mon bidon peint en noir et rempli d'eau est de 12,5€ :
- bidon récupérer via un pote chez Père Olive : 0€
- peinture noire : 12,5€
- eau de pluie filtrée : 0€

Ah, flûte, j'ai pas compté le coût du peu de javel que j'allais mettre.   

Si je me décide à la caillasse, ce sera des morceaux de béton. J'ai un tas de gravas qui traîne...

Au départ, on avait pensé au système tel que Belenos le décrit. Mais 30cm, j'y perdrai trop en place dispo dans ma petite serre... On pensait juste rajouter quelques dalles/bordures en béton placées verticalement autour du bidon.

Capacité thermique volumique de quelques matériaux (j'arrondis) :
eau : 4200 J/m3/K
fer : 3500
béton : 2200 à 2600
brique pleine : 1600
terre sèche : 1350

Donc, je répète, l'eau est un très bon choix. Si tu préfères l'eau plutôt que de t'encombrer avec tes gravats et tes bordures béton, tu as parfaitement raison. Et en rapport capacité thermique/prix, l'eau est juste imbattable.

A noter : plus la terre est humide, plus sa capacité thermique augmente grâce à la présence de l'eau... c'est à dire qu'il lui faut plus d'énergie pour que sa température augmente d'un degré. Donc, une terre humide stocke beaucoup de chaleur. Mais réciproquement, pour une même quantité d'énergie (par exemple, la quantité amenée par une journée de soleil), elle chauffe moins. C'est pour ça qu'une terre humide est plus longue à se réchauffer.

Après, pour faire des calculs compliqués sur des bâtiments, on parle d'effusivité et de diffusivité, mais pour ce dont on parle, ça n'a pas d'intérêt d'aller dans ce niveau de détail.

Enfin, j'ajoute qu'on pense souvent que plus un matériau est lourd, plus il peut stocker de chaleur. C'est vrai dans les grandes lignes, ne serait-ce que parce que quand un matériau est lourd, il a plus de masse dans un même volume

Mais il y a une exception notable pour l'eau. L'eau a une particularité : il y a des liaisons faibles entre les molécules. Pour expliquer très simplement : avec ces liaisons faibles, les molécules d'eau "se serrent les coudes" : elles "n'aiment pas" être éloignées les unes des autres. Or, la chaleur, c'est de l'agitation moléculaire. A cause de ces liaisons faibles, il faut beaucoup d'énergie pour élever d'un degré une masse d'eau. D'autres liquides, comme l'alcool ou l'antigel, ont des chaleurs massiques environ 2 fois inférieures.

Je savais pour l'inertie des matériaux de construction et pour la terre humide mais pas pour la capacité thermique volumique de l'eau . Merci du tuyau et de confirmer notre choix 

@Barnabé: au-delà de la capacité, ne faudrait-il pas considérer les vitesses de chauffage/refroidissement? Pour l'eau la convection peut alors jouer un rôle important, non?

@Mutof,Moi, j'essayerai d'abord avec de l'eau. Si au matin après une bonne journée de soleil, l'eau est toujours tiède, ça roule.
Si elle est franchement froide, tu tests avec de la caillasse.

Parce-que si on attend la fin du débat, l’hiver sera à nos portes ^^.

Cyrus_Smith a écrit:@Barnabé: au-delà de la capacité, ne faudrait-il pas considérer les vitesses de chauffage/refroidissement?

Pour une petite serre de jardinier amateur, je pense que rentrer dans ces considérations, ça serait prendre un rocher pour tuer une mouche. Parce que, en fait, si tu vas par là, il faudrait empêcher que le stock relargue sa chaleur tant qu'il fait chaud, et qu'il ne commence à la relarguer que quand la température de la serre repasse sous une certaine valeur. Cela ne peut être obtenu qu'avec un système actif, à savoir : une citerne d'eau isolée thermiquement ( et enterrée ou située hors de la serre pour ne pas prendre de la surface utile), des capteurs faisant office de radiateurs (ou bien capteurs et radiateurs séparés), des circulateurs, de l'électronique ou de l'informatique pour commander tout ça, et bien sûr une alimentation électrique. C'est envisageable sur une serre commerciale et chauffée, voir par exemple ce rapport : http://www.cuepe.ch/html/biblio/pdf/RapRech_Geoser.pdf Mais là on est très très loin de la serre de notre ami Mutof.

Pour ceux qui voudraient vraiment approfondir ces sujets, les ressources ne manquent pas sur le web et dans des livres spécialisés.

Je maintiens que le bidon d'eau représente un compromis remarquable stockage/efficacité/coût/simplicité. Et qu'on ne fera pas mieux à très bas coût.

Il a aussi l'avantage d'être facile à déplacer. Déplacer un stockage de 220 kg d'eau (si on a besoin de passer le motoculteur, déplacer la serre, ou autre), ça consiste à :
- vider l'eau
- transporter aisément le bidon
- re-remplir le bidon.

Un stockage équivalent de chaleur nécessite environ 1 tonne de béton (ou équivalent : brique, pierre lourde...). Même à supposer qu'on l'ait mis sous une forme pratique à manipuler, je vous laisse visualiser que déplacer 1 tonne de béton, ça ne se fait pas aussi facilement.

Et si vous avez eu la bonne idée de remplir le bidon de gravats ou cailloux avant de le remplir d'eau, je vous laisse aussi visualiser qu'il est devenu impossible à déplacer. Soit on le vide avec une petite pelle... soit on le casse et on évacue les gravats à la pelle et à la brouette.

Small is beautiful, simple is beautiful. Faut pas se casser la tête quand on a des solutions simples et éprouvées.