Récupération de chaleur sur les eaux usées d’une douche, création d’un échangeur en U

 

Après le chauffage, l’eau chaude sanitaire est le premier poste de consommation en énergie d’une habitation. Principalement à cause de la douche.

J’ai mis au point un système qui s’installe sous le bac à douche et qui permet de récupérer la chaleur sur les eaux usées de la douche. Cette vidéo présente une évolution du système.

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Playlist projet récupération de chaleur sur les eaux usées d’une douche : Playlist récupération de chaleur

 

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 Aujoud’hui, on va construire ensemble un échangeur de chaleur avec du tube cuivre.

Donc du tube cuivre en diamètre 42 et du tube cuivre en diamètre 54. J’avais déjà réalisé toute une série de vidéo où j’ai mis au point un système de récupération de chaleur sur les eaux usées d’une douche.

D’ailleurs, voici la playlist pour ceux que cela intéresse, c’est les vidéos qui ont une vignette orange.

Puis, ayant mené ces recherches, je suis parvenu a construire un double échangeur avec deux échangeurs de 1 mètre chacun. Et je récupérais jusqu’à 14 degrés sur les eaux usées d’une douche.

Je vous invite vraiment a aller voir les vidéos précédentes, cela permet vraiment de bien comprendre le principe de fonctionnement.

Je fais tout de même un petit rappel pour ceux qui n’étaient pas là :

Le principe, lorsqu’on prend une douche, sur notre robinet, on mélange de l’eau chaude avec de l’eau froide. L’eau chaude est a 55 degrés, et l’eau froide est a 5 – 10 degrés, selon si on est en été ou en hiver.

Sur notre robinet on fait notre mélange, on a une eau qui va sortir au pommeau de douche à environ 40 degrés.

Cette eau elle va couler sur le corps humain, puis arriver au siphon a 37 degrés. Et voici ma situation, je suis sur une douche d’angle qui fait 1.20 mètres de long.

Sur cette douche, on va avoir un siphon.

Et sur le siphon on va raccorder le récupérateur de chaleur. Et ce récupérateur de chaleur, comment fonctionne-il?

Dans le tube du milieu, le tube qui est en diamètre 42, on va avoir les eaux usées chaudes qui vont circuler, et autour de ce tube, on va faire passer l’arrivée d’eau froide.

Et donc l’arrivée d’eau froide qui arrivera au robinet, au lieu d’arriver à 5 ou 10 degrés, elle va se réchauffer en passant autour des eaux usées qui sont chaudes à 37 degrés.

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Donc elle va se réchauffer et arrivera au robinet a une température de 20 degrés.

Par conséquent, pour avoir les mêmes 40 degrés au niveau du pommeau de douche, on consommera moins d’ECS et plus d’eau froide. Voila pour le principe.

C’est pourquoi, je vais construire un échangeur un peu spécial et nous allons voir cela ensemble aujourd’hui.

L’objectif est de créer un échangeur plus grand :

Ainsi, il aura une capacité de récupération plus importante que les précédents. C’est-à-dire que sur les précédents, sur un échangeur d’un mètre, on récupérais sur peut être 85 centimètres, du fait des réductions a chaque bout.

Là, je vais chercher à fabriquer un échangeur de 2.5 mètres qui sera coudé.

Comment cela va se passer?

On aura un premier gros tube, le tube en diamètre 54. Et ce tube, à l’intérieur, on va avoir le tube en diamètre 42, et pour faire la jonction entre les deux tubes, on aura une réduction qui fera la jonction et l’étanchéité entre les deux tubes.

Puis sur le gros tube, je vais percer un trou, faire un piquage, puis nous aurons l’arrivée d’eau froide à un bout et la sortie d’eau préchauffée à l’autre bout.

La petite difficulté :

Pour construire cet échangeur, je vais devoir cintrer un tube dans un autre en même temps. Donc cela va être un essais. Quelque chose que je n’ai encore jamais fait, je vais tenter de mélanger plusieurs techniques de cintrages ensemble.

Ici, j’ai une cintreuse arbalète 16 tonnes avec un galet de cintrage en 50mm, ce qui va correspondre au diamètre du tube extérieur. Et pour éviter que le tube intérieur ne s’écrase, on va utiliser la technique du cintrage au sable.

Une parenthèse :

Pour ceux qui seraient intéressés par le travail du tube cuivre, je rappel que j’ai écrit un livre, le guide du tube cuivre, qui est un ouvrage où je présente toutes les techniques qui peuvent être utilisées pour faire son installation de plomberie avec du tube cuivre.

Alors, construire notre échangeur,

Déjà, première chose, il va falloir faire sauter la petite butée qu’il y a sur la réduction, car elle empêche le tube intérieur de pouvoir traverser.

Moi je veux que le tube cuivre en 42 traverse vu que j’utilise cela pour faire un échangeur. Donc on prend la lime et on lime les deux petites butées.

La réduction monte désormais sur le tube. Ce qui permettra de faire la jonction. Je lime maintenant la deuxième réduction.

J’ai du laisser un petit espace, j’ai une réduction montée à un bout, j’en ai une autre montée à l’autre extrémité. Puis je vais devoir couper le tube en 54 pour que sa taille corresponde. Donc il me faut une longueur de 2.38 mètre.

Autre idée :

Je vais prendre du fil électrique, je vais le dénuder, puis je vais le souder sur le tube intérieur.

Pourquoi je vais faire cela?

  • Pour augmenter la surface d’échange thermique.
  • Et deuxièmement, et c’est la raison la plus importante, cela va permettre de casser le flux de circulation de l’eau.
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C’est-à-dire que l’eau qui va circuler autour de ce tube va circuler extrêmement lentement et nous aurons un flux laminaire. On a 3 types de flux. Le flux laminaire, le flux turbulent et le flux transitoire.

Et vu que les vitesses d’écoulement sont très faibles, le flux sera laminaire, et je cherche a casser cela pour avoir un flux turbulent et avoir un meilleur échange thermique.

Sa, c’est pareil , je ne rentre pas dans le détail, j’en ai déjà parlé dans des vidéos précédentes. ( La lame d’eau qui est proche du tube intérieur se réchauffe plus que celle qui se trouve du coté extérieur)

Alors que si je casse ces lames de flux, j’augmente potentiellement la récupération.

Par rapport à cela, je vais enrouler du fil électrique sur le tube intérieur et je vais le souder.

Allé, c’est parti.

Là, je viens de dénuder 5.80m de fil en 1.5mm².

Je l’attache à un bout puis l’enroule sur le tube.

Tout de même le cuivre, c’est un beau matériau, il brille.

Le fil enroulé, je l’attache et essaye de faire quelque chose d’uniforme. Maintenant, je vais mettre du décapant et je vais faire de la brasure tendre avec de l’étain pour fixer le fil sur le tube cuivre intérieur.

Donc je chauffe avec une torche au propane.

Voila, donc sa y est, j’ai soudé partout le fil électrique sur le tube. Je vais laisser refroidir, je fais lui faire une petite séance de nettoyage avec de la paille de fer.

Alors le fait de recuire permet de casser la résistance du métal et de rendre le cuivre malléable. Et j’utilise une torche propane et pas trop le chalumeau oxygène acétylène car sur le second, le gaz coûte très cher.

Sa y est, le tube commence a changer de couleur, une belle couleur bien rouge. Pour nettoyer un peu tout sa, je prend de la paille de fer que je frotte sur le tube. Puis je glisse le tube en 42 dans le tube en 54.

Etape suivante,

je vais remplir de sable. Donc d’abord le tube en diamètre 42, puis l’espace qu’il y a entre les tube en 54 et en 42. Et ce n’est pas compliqué, je vais mettre un chiffon à un bout pour boucher.

J’avoue que sur de tels diamètres, je fait cela pour la première fois de ma vie, et pour assurer le coup, je vais scotcher mon chiffon. Je viens de me rendre compte de quelque chose.

Je vais mettre le sable et faire mon cintrage. Puis ensuite, il y aura le point de raccordement pour l’eau froide et celui pour l’eau préchauffée.

Seulement, pour faire ces piquages, je vais utiliser un extrudeur. Mais, si je fais mon piquage après cintrage, la tête d’extrudeur ne pourra pas rentrer.

Donc je vais procéder aux extrusions avant. Retour en arrière, c’est comme sa qu’il faut que je procède. A chaque bout j’aurais ma réduction qui fermera l’échangeur, puis le mamelon qui vient juste après.

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Par conséquent, je vais pointer là ou je veux percer.

Ensuite, je vais suivre le fil et faire pareil de l’autre coté. Donc je pointe mon tube, puis le perce sur le poinçon, et je perce avec l’outil de calibrage.

Et maintenant je vais extruder.

C’est-à-dire qu’avec cet appareil, je vais relever le bord du tube pour mettre à l’intérieur le mamelon. Donc on rentre le crochet de l’outil dans le trou  calibré, puis on serre.

Puis avec le cliquet, on visse pour extruder. Ensuite, j’affine mon extrusion avec la pince a emboîture et je viens ensuite introduire mon mamelon dedans.

Je fais maintenant le deuxième.

Sa, le coffret d’extrusion rothenberger, c’est du super matos, pareil, dans mon livre le guide du tube cuivre, j’explique comment l’utiliser.

Reprise du remplissage au sable.

J’ai mon tube intérieur qui est plein, et maintenant je vais mettre du sable entre les deux tubes. En fait le sable va permettre lorsque je vais faire le cintrage que le tube ne s’écrase pas.

J’ai maintenant remplis le tube intérieur et également remplis le tube qui fait le périmètre. J’ai également bien tassé, ce qui fait que c’est bien remplis. Donc il n’y a pas de trou possible.

Maintenant je vais mètre l’autre réduction pour boucher. Je n’avais pas prévu que le sable se mettrais dans la réduction et que cela m’empêcherais de l’emboîter correctement.

Voila, nous avons un échangeur qui est plein de sable.

Désormais, je vais le recuire encore pour avoir un milieu chaud, car je veux que cette partie soit chaude et recuite. Le tube change de couleur, ce qui est magnifique.

Cela chauffe énormément. Le tube maintenant dans l’arbalète, je vais pomper pour le cintrer. Je recontrôle la positon du tube et on y vas.

Cela semble fonctionner. Le tube s’écrase un peu tout de même.

Ceci est un échec…

Cela ne fonctionne pas. Le tube s’est déchiré… Je suis dégoûté.

Et surtout qu’il y en a pour des sous. Déjà le prix de la machine, mais aussi le prix du tube lui même. Regarde le prix d’un coude en 14 dans ton brico Jardin et imagine en diamètre 54 ou 42.

Bien voila, cela porte un nom, cela s’appel un échec.

Un échec et c’est également la fin des recherches pour moi parce que j’ai été au bout et je ne vois pas d’autres choses possible.

Mais tout de même, avec ce système, j’avais pour espoir de passer a une récupération plus conséquente. 2 échangeurs de 1 mètres permettaient de récupérer 14 degrés, et sur les 1 mètres, il y avait les réductions à chaque bout ce qui fait qu’on ne récupérait que sur 88cm du fait des réductions à chaque bout.

88cm de longueur x2 c’était intéressant, mais avec ce système, on passait a un échangeur de 2.5 m et une récupération sur 2.35m de longueur. C’est pas grave, je vais me faire une brasure forte, cela va me redonner le moral.

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One thought on “Récupération de chaleur sur les eaux usées d’une douche, création d’un échangeur en U

  1. Sam

    dommage, n’est il pas possible de les mettre en parallèle pour récupérer le matériel?

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