Dimensionnement chauffage eau chaude, émetteurs de chaleur : Radiateurs, convecteurs, chauffage par le sol, distribution de chaleur bitube, monotube.
English site
| Accueil | Thématique | Energies renouvelables | Tables | Programmes | Biblio | Téléchargement | Liens | Contact | Forum |
_Vous êtes dans la rubrique  
--
 
Chauffage eau chaude
Thématique
Etude de prix
Hydraulique
Thermique
Plomberie
Fluides divers
Calculs types




Distribution du fluide chauffant

La température du fluide chauffant varie en fonction de la température extérieure avec éventuellement, une correction apportée par la prise en compte d'autres facteurs perturbateurs (ensoleillement, vent, apports gratuits internes).

Une température plus basse est non seulement plus sûre et plus agréable, mais aussi plus économique.

Régulation, courbe de chauffe fluide chauffant

Courbe de chauffe

Pente de réglage régulateur

La pente qui correspond au rapport entre la variation de la température d'eau et la variation de température extérieure.

Elle est exprimée par la formule

Calcul pente régulation de température

 

Emetteurs de chaleur

 

Dimensionnement des radiateurs

 

Les émissions de chaleur des radiateurs indiquées dans les catalogues selon la norme EN 442 doivent répondre aux exigences de la standardisation des puissances thermiques dansl’Union Européenne.

 

Basée sur ces normes, la puissance thermique nominale des radiateurs est déterminée en chambre d’essai avec un ΔT = 50 K.

 

La variation de la puissance thermique d’un radiateur avec un ΔT différent de 50 K peut être évaluée à partir de formule de calcul suivante :

 

formule calcul emission radiateur avec :

  • Pe = Puissance chauffage du radiateur à installer (Déperditions majorée de la surpuissance si nécessaire) sans tenir compte du régime de température du fluide chauffant et de la température ambiante.
  • Pe1 = Puissance corrigée du radiateur équivalente sur la base d’un DT de 50 K (valeurs indiquées généralement dans les catalogues des fournisseurs de radiateurs)
  • 1,3 = Valeur de l’exposant prise par défaut. Sinon il est préférable de prendre celle indiquée par le fabricant.
  • DT = Différence de température entre la température moyenne de l’eau dans le radiateur et la température ambiante du local. 

temperature moyenne eau fluide chauffant

  • Te et Ts sont la température d’entrée et de sortie du radiateur.
Corps de chauffe, convection, conduction
Radiateur, radiateurs basse température, émission calorifique
Cas N° 1 : DT 50 K - Puis. 2000 W
Cas N° 2 : DT 30 K – Puis 2000 W x 1,94 = 3880 W

 

Dans le cas N°2, la différence de température entre le local et la température moyenne du radiateur est plus faible, 30° au lieu de 50°C.

 

Pour fournir les mêmes besoins en chauffage, la surface de chauffe du radiateur devra être plus importante (Dans le cas présent la surface de chauffe est majorée de 94% en plus par rapport  au cas N°1 pour couvrir les besoins en chauffage)

 

Dans le programme de calcul DeperTherm, une fiche de calcul complémentaire permet de calculer les émetteurs de chaleur placés sur les circuits de chauffage alimenté en bitube en fonction de la température du fluide chauffant et de la température  ambiante des différents locaux.

fiche dimensionnement et selection radiateurs

Emplacements émetteurs de chaleur

L'emplacement ou l’habillage d'un radiateur peut influencer sur l'émission de chaleur du radiateur.

 

Les données présentes indiquent la perte relative d'émission de chaleur du radiateur due aux différents types d'habillage par rapport à un radiateur de référence.

 

perte chaleur habillage radiateurs

 

Un radiateur implanté dans une niche peut voir son émission de chaleur réduite jusqu'à de 12…15 %.

 

Le radiateur doit être placé au moins à 10 cm par rapport au sol et il ne doit pas être plaqué au mur La distance par rapport au mur doit être comprise entre 3 et 5 cm

 

L’installation d’une tablette au-dessus du radiateur ne devrait pas dépasser si possible 12 cm et ni être inférieur à 6 cm et le bord de la tablette ne devrait pas dépasser plus de 3 cm de la face avant du radiateur.

Lorsque l'on place un radiateur le long d'une paroi extérieure, une partie de la chaleur émise est directement perdue vers l'extérieur.

Anciennement, les corps de chauffe étaient, quand même, placé le long des façades pour compenser le rayonnement froid des murs extérieurs non isolés et des simples vitrages.

Emetteur de chaleur, radiateur, radiateurs, convection, transmission, conduction

Ce choix ne se justifie plus aujourd'hui puisque l'isolation des murs et la présence des doubles vitrages (vitrages haut rendement) ont entraîné une augmentation importante de la température interne des façades.

Il devient dès lors judicieux de placer les corps de chauffe le long des murs intérieurs, supprimant ainsi entièrement les pertes. Le gain réalisable est de l'ordre de 1 à 2 % sur le rendement d'émission et donc sur la consommation globale.

Il faut absolument éviter d'installer comme c'est souvent le cas encore les radiateurs devant des vitrages (vitrages descendant jusqu'au plancher).

Convecteurs

Les convecteurs possèdent un avantage esthétique indéniable. Ils peuvent être discrètement encastrés dans un habillage, une plinthe ou le plancher. La chaleur est transmise à l'air environnant par le biais d'un courant d'air naturel de convection, qui s'élève du bas vers le haut du corps de chauffe.

Contrairement au radiateur, le convecteur doit toujours être entouré d'un habillage qui forme une cheminée. Pour lutter contre les pertes de rendement, il y a lieu de respecter quelques critères :

 

Convecteur, convecteurs, allège, niche, transmission de chaleur

  • Un espace doit être laissé libre sous le corps de chauffe
  • L'ouverture au-dessus doit être dégagée pour laisser l'air chaud s'écouler
  • Dans les bâtiments insuffisamment isolés, le convecteur se place sous une fenêtre extérieure de façon à contrecarrer le courant d'air et le rayonnement froid de la fenêtre

Il est plus difficile de marier une chaudière basse température avec un convecteur étant donné que ce dernier requiert une température minimum de 60°C. Une cheminée plus haute ou plus profonde peut dans une certaine mesure compenser une température moins élevée de l'eau.


Distribution à un tuyau (monotube)

Les corps de chauffe sont alimentés en série par une seule conduite. L'eau chaude circule à travers chaque radiateur ou convecteur et poursuit ensuite son chemin.

Chauffage monotube, boucle dérivée

 

Les corps de chauffe en fin de boucle doivent avoir une puissance supérieure pour compenser la chute de température inférieure de l'eau en fin de circuit.

Dans le programme de calcul DeperTherm, une fiche de calcul complémentaire permet de calculer les émetteurs de chaleur placés sur les boucles monotubes

Programme de calcul chauffage monotube, convecteurs, dérivation

La pression de refoulement de la pompe de circulation doit être relativement élevée ici et les corps de chauffe les plus éloignés doivent être surdimensionnés étant donné que la température de l'eau diminue après chaque traversée de corps de chauffe.

Le système monotube peut être sensiblement amélioré en plaçant les radiateurs en dérivation (by-pass). De cette manière, les corps de chauffe peuvent être équipés d'une vanne de régulation à 4 voies avec tête thermostatique qui règle le débit de chaleur de l'appareil.

 

Distribution à deux tuyaux (bitube)

Le système à deux tuyauteries est celui qui est le plus employé. Chaque corps de chauffe est relié séparément aux tuyauteries de départ et de retour.

Chauffage bitube, tuyauterie bitube, corps de chauffe, hydraulique

La température de l'eau qui arrive aux corps de chauffe est à peu près la même pour chaque unité. La puissance calorifique est réglée en modulant le réglage des robinets manuels ou thermostatiques.

 

Chauffage par le sol.

Le chauffage par le sol est totalement invisible et offre avec une chaudière à haut rendement une sensation de chaleur très agréable. Surtout dans les locaux comptant de nombreuses portes-fenêtres. Le chauffage par le sol présente l'avantage de pouvoir fonctionner à basse température de sorte qu'il peut être parfaitement combiné avec une chaudière à condensation ou une chaudière basse température.

Actuellement on trouve sur le marché divers types qui ont chacun leurs caractéristiques en matière de fonctionnement et de pose :

  • Système humide : le tuyau de chauffage est entièrement noyé dans la chape, et celle-ci repose sur une couche d'isolation thermique
  • Système sec : les tuyaux de chauffage se trouvent dans l'isolation de sorte que la chape doit avoir une épaisseur supplémentaire de 5 cm seulement. C'est la solution la plus utilisée dans les bâtiments en rénovation. L'émission de chaleur présente cependant plus de difficultés (-15%).
  • Système semi-sec : les tuyaux sont posés sur des panneaux d'isolation spécialement étudiés et sont partiellement noyés dans la chape. L'émission de chaleur n'est que légèrement inférieure par rapport au système humide (-5%).

 

Soupapes de décharge

Dans une installation de chauffage bitube, le robinet thermostatique agit sur le débit d'eau en fonction des besoins thermiques de la pièce à chauffer.

La soupape de pression différentielle est installée en by-pass en aval de la pompe de circulation de débit d'eau. Elle s'ouvre pour dériver un débit dans le générateur chaleur (Chaudière, PAC, etc.) lorsque les robinets thermostatiques ou les vannes de régulation se ferment.

La pression différentielle au niveau de la pompe reste à un niveau plus ou moins constant et acceptable pour l'ensemble des composants qui constituent l'installation.

La soupape à pression différentielle est sélectionnée en fonction de la perte de charge (delta P) du circuit hydraulique le plus contraignant de l'installation correspondant en principe plus ou moins à la hauteur manométrique (HMT) de la pompe. Le débit nominal de la soupape est défini en général sur la moitié du débit nominal de la pompe.

Diagramme de fonctionnement hydraulique de la soupape différentielle Implantation circuit hydraulique

Il est important qu'elle soit de qualité et présente une bonne tenue dans le temps afin de garantir son fonctionnement.

Une distribution monotube ne nécessite pas cette précaution car les robinets thermostatiques à quatre voies ou à deux voies en dérivation maintiennent un débit constant dans l'installation.

 

Dégazage

Dans toute installation de chauffage, il existe des bulles de gaz et à chaque point haut, il y a regroupement de ces bulles qui, plus légères que l'eau, montent dans les tronçons verticaux.

L'installation des tuyauteries doit être réalisée de façon à dégazer facilement le réseau, tout en minimisant le nombre de points hauts et en les positionnant aux endroits qui permettent un accès facile aux dispositifs de purge.

Différents équipements de dégazage :

  • Bouteilles verticales ou horizontales : en tube de même nature que le réseau, façonnées sur le site. Elles seront équipées de purgeur automatique et (ou) manuel.
  • Séparateurs : éléments manufacturés pouvant utiliser la force centrifuge éventuellement associée à des accessoires de séparation. Souvent installés sur le départ, à l'origine de l'installation (après la production de chaleur ou après la vanne de régulation).
  • Purgeurs automatiques
  • Purgeurs à volant ou à clé
  • Robinets à boisseau sphérique

 

Bouteille de découplage hydraulique (casse pression)

La bouteille de découplage hydraulique constitue un point neutre et permet de désolidariser et de rendre indépendant le circuit primaire du (des) cicuit(s) secondaire(s) sur le plan des pressions induites par leurs pompes respectives.

La conception de la bouteille de découplage hydraulique doit respecter certaines règles :

  • Elle doit être verticale,
  • Elle ne doit pas être trop étroite, sous peine de voir apparaître une double circulation dans la bouteille, qui désolidariserait presque totalement le circuit des chaudières et les circuits secondaires et empêcherait la puissance d'être transmise.

Pour éviter ce problème, on peut dimensionner la bouteille selon la règle "des 3 d". Le décalage de niveau entre les branchements vers le collecteur des chaudières et vers les collecteurs des circuits secondaires a pour but de limiter les turbulences et de limiter les risques de double circulation.

bouteille decouplage hydraulique, bouteille casse pression

  • D = diamètre en mm de la bouteille
  • Q= débit en m3/h
  • V= vitesse dans la bouteille en m/s, généralement 0,1 m/s

Règle des 3 D

  • D = diamètre intérieur de la canalisation du circuit primaire

La faible vitesse de circulation dans la bouteille peut en outre, être exploitée pour y installer un dispositif de dégazage et d'un dispositif d'évacuation des matières solides qui décantent vers le fond de la bouteille.

 

Dernière mise à jour :

 

Copyright © 2003-2014 - ThermExcel - All Rights Reserved