BTS FED2 8.2 : Distribution en E.C.S Étude des Systèmes

Eau Chaude Sanitaire

BTS FED2 8.2 : Distribution en E.C.S Étude des Systèmes

E-41 page 1 Louis Vicat SOUILLAC

1) Exigences de conception : Un système de distribution d’E.C.S se caractérise par deux niveaux identifiables :

- La distribution principale bouclée ou tracée,

- Les distributions secondaires ou niveau terminal

En collectif et tertiaire, ces deux niveaux se rencontrent systématiquement, alors que dans le cas d’une production individuelle (habitat), la distribution ne comporte que le niveau terminal.

1.1) Distribution principale :

- Temps d’attente : Les raccordements à la distribution principale doivent se situer au plus près des points de puisage. Dans le cas contraire (c’est à dire à chaque fois

en collectif), il faudra prévoir un maintien en température de la distribution par un bouclage ou un traçage.

- Température d’E.C.S : Elle doit être supérieure à 50°C en tout point de l’installation. Il faudra aussi éviter tout bras mort.

- Comptage d’énergie : Art. 75. − Si un bâtiment comporte des locaux ou un ensemble de locaux destinés à recevoir plus de 40 lits ou destinés à servir plus de 200 repas par jour, un ou des dispositifs doivent permettre de suivre les consommations volumiques ou calorifiques d’eau chaude sanitaire des équipements centralisés.

- Pertes thermiques : Art. 61. − Les parties maintenues en température de la distribution d’eau chaude sanitaire sont calorifugées par une isolation dont le coefficient de perte, exprimé en W/m.K, est au plus égal à 3,3.d + 0,22, où d est le diamètre extérieur du tube sans isolant, exprimé en mètres.

Mousse en caoutchouc synthétique ( = 0,042 W/m.K)

Laine de roche

( = 0,025 W/m.K)

Perte linéique « kc » minimale

En W/m.K

Limite garde fou tube vertical

Limite garde fou tube horizontal

Limite référence tube vertical

Limite référence tube horizontal

Tube vertical

Tube horizont.

Limite garde

fou

Limite référ.

Epais. Isolant

mm

Perte « kc » W/m.K

Epais. Isolant

mm


Epais. Isolant

mm


Epais. Isolant

mm


Perte „kc“ en W/m.K pour une epais. de 25 mm

Acier galva

DN15 16,7/21,3

0,290 0,255 13 0,262 13 0,271 19 0,220 19 0,224 0,177 0,180

DN20 22,3/26,9

0,309 0,270 13 0,305 19 0,259 19 0,253 19 0,259 0,203 0,205

DN25 27,9/33,7

0,331 0,288 19 0,293 19 0,299 25 0,254 25 0,258 0,233 0,236

DN32 36,6/42,4

0,360 0,310 19 0,344 19 0,350 25 0,295 25 0,299 0,270 0,273

DN40 42,5/48,3

0,379 0,326 19 0,377 25 0,327 25 0,322 32 0,283 0,295 0,299

DN50 53,9/60,3

0,419 0,357 25 0,377 25 0,382 32 0,325 32 0,328 0,345 0,349

Cuivre

14/16 0,273 0,242 9 0,255 9 0,268 13 0,221 13 0,227 0,152 0,154

16/18 0,279 0,247 9 0,275 13 0,243 13 0,235 13 0,243 0,162 0,164

20/22 0,293 0,257 13 0,267 13 0,276 19 0,224 19 0,229 0,180 0,183

26/28 0,312 0,273 19 0,260 19 0,265 19 0,260 19 0,265 0,208 0,210

33/35 0,336 0,291 19 0,301 19 0,307 25 0,260 25 0,264 0,238 0,241

40/42 0,359 0,309 19 0,341 19 0,348 25 0,293 25 0,297 0,268 0,272

52/54 0,398 0,340 25 0,348 25 0,353 32 0,302 32 0,305 0,319 0,323

C-PVC

DN15 16,7/20

0,286 0,252 9 0,271 9 0,284 13 0,233 13 0,241 0,163 0,165

DN20 19,4/25

0,303 0,265 13 0,268 13 0,276 19 0,226 19 0,231 0,184 0,186

DN25 24,8/32

0,326 0,283 13 0,313 13 0,322 19 0,262 19 0,267 0,211 0,214

DN32 31/40

0,352 0,304 19 0,301 19 0,306 19 0,301 25 0,265 0,241 0,244

DN40 38,8/50

0,385 0,330 19 0,347 19 0,353 25 0,301 25 0,305 0,278 0,281

DN50 48,8/63

0,428 0,364 19 0,405 19 0,411 25 0,349 25 0,353 0,323 0,326

Tableau des coefficients k en W/m/°C pour canalisations ECS – D’après RT2005

BTS FED2 2. La Distribution d’E.C.S


1.2) Distribution secondaire :

- Temps d’attente : Le tracé des distributions terminales doit limiter les temps d’attente d’E.C.S aux points de puisage. Si les longueurs de raccordement semblent importants (>8m par exemple), il est possible de maintenir en température l’E.C.S par traçage (ruban chauffant électrique auto régulant) ou éventuellement placer des équipements de production individualisés.

- Pertes thermiques : Il est conseillé de limiter le passage des distributions secondaires dans les locaux froids de manière à réduire les pertes thermiques.

- Bras morts : Les canalisations en attente, ou celles qui se terminent par un point de puisage peu utilisé, constituent des bras morts qui peuvent être favorables aux développements microbiens. Il faudra les irriguer souvent ou bien les supprimer s’ils ne sont pas strictement nécessaires.

- Comptage individuel : Dans le cas d’immeuble collectif équipé d’une production d’E.C.S centralisée, chaque départ vers un logement ou local privatif occupé doit être équipé d’un compteur d’E.C.S pour pouvoir répartir les frais d’E.C.S en fonction des consommations (Décret 19 juin 1975)

- Risques de brûlures : Afin de limiter ces risques, il faut assurer une température inférieure à 50°C aux points de puisage.

Température maximale conseillée aux points de puisage

Les brûlures peuvent être évitées dans les installations individuelles en limitant volontairement la température de consigne de production d’E.C.S (aquastat). L’utilisateur peut alors gérer seul ce risque.

En collectif ou tertiaire, la résolution de ce problème nécessite de prévoir les équipements au stade du

projet. Des solutions technologiques sont envisageables telles que le montrent les figures ci-après.

Solutions techniques possibles :

a) Soit en utilisant un mitigeur en départ de distribution principale

Cette solution n’est pas recommandée si la température de l’eau mitigée distribuée est égale ou inférieure à 45°C. Dans le cas d’un immeuble d’habitation, on pourra toutefois utiliser cette solution à condition que l’eau mitigée soit au moins à une température de 50°C minimum. Cela demande de re-mitiger l’eau dans chaque appartement (pour SdB seulement)

En tertiaire ou dans les installations particulières, décrites dans le deuxième chapitre, on peut utiliser le schéma ci-dessous.

Une autre solution consisterait à ne pas employer d’échangeur intermédiaire, mais celui-ci présente l’avantage de traiter l’Eau Froide porteuse de bactéries non développées.



Le mitigeur utilisé ici ne dispose pas de sécurité anti-brûlure, ce qui demande à prévoir un autre système remplissant cette fonction au point de puisage. Le schéma proposé permet de lutter contre la prolifération de bactéries d’où une température de stockage élevée.

Exemple d’un mitigeur thermostatique – Doc Caleffi

b) Soit en utilisant des mitigeurs terminaux capables de desservir jusqu’à 3 points de puisage (aussi appelés « limiteur de

température de zone » avec sécurité anti-brûlure. Cas d’une production centralisée pour immeuble de logements ou

installations type camping, vestiaires, ....



Ils peuvent servir au réglage et à la sécurité anti-brûlure de plusieurs appareils. Pour être performants, ces mitigeurs doivent avoir :

– leurs éléments fonctionnels (obturateur, logements, guides de déplacement) équipés d’un

revêtement anticalcaire,

– des éléments thermiques sensibles à faible inertie,

– des cartouches thermostatiques interchangeables,

– des systèmes antieffraction sûrs et faciles à régler.

c) Soit en utilisant des mitigeurs terminaux sans système anti-brûlure mais en incorporant un appareil spécifique anti-brûlure.

Cas d’installations ECS particulières (camping, balnéothérapie, hôpitaux, ...).

Lorsque les mitigeurs ne sont pas pourvus de sécurité anti-brûlure, cas des robinets mitigeurs thermostatiques de douche, il peut être nécessaire d’installer des limiteurs de température autonomes. Ils sont tarés en usine sur une température définie (généralement 47±1°C) et sont en mesure d’arrêter le passage de l’eau lorsque la température est dépassée. Ils servent à protéger les points de distribution isolés ou les douches des centres de sport, des campings et des vestiaires.

2) Dimensionnement des circuits de distribution :

2.1) Distribution principale : hors habitat individuel

Le choix du matériau employé pour les canalisations doit prendre être compatible :

- Avec la température de l’eau distribuée,

- Avec les produits de désinfection thermique

- Avec d’autres matériaux mis en contact (acier/cuivre)

Le dimensionnement de cette distribution se résume à :

- Choisir son diamètre principal de raccordement au préparateur

- Choisir les diamètres des canalisations « aller » de raccordements

- Déterminer l’épaisseur d’isolant nécessaire à chaque tronçon afin de répondre aux exigences de la RT en vigueur.

a) Choix du diamètre de la conduite principale :

Il se fait principalement en se fixant une vitesse maximale admissible et en utilisant le débit de pointe qv ramené en litre/h.



Les vitesses maximales admissibles sont :

Position de la tuyauterie

Vitesse maximale m/s

Sous-sol ou vide sanitaire 2 m/s

Canalisation en cuivre 1,2 m/s

b) Choix des conduites « aller » de raccordements, hors raccordement d’appareils :

Les diamètres des canalisations sont choisis pour satisfaire une vitesse limite après avoir défini le débit probable dans les différents tronçons.

Le débit probable d’un tronçon est égal à la somme des débits de base de tous les appareils desservis (totalité des appareils aval) multiplié par un coefficient de simultanéité.

1. Les Débits de base Qb par appareil sont :

Type d’appareils Débit de base

en l/min

Évier 12

Lavabo 12

Bidet 12

Douche 12

Baignoire 20

Le tableau ci-après fourni des valeurs plus précises par type d’appareils E.C.S et E.F.S (source DTU 60.11)

2. Le coefficient de simultanéité est défini par le DTU 60.11 qui prend en compte le fait que tous les appareils situés en aval du tronçon étudié ne sont pas en demande, simultanément, dans leur totalité.

𝐲 = 0,8

√(𝐱−𝟏) avec : x = nb d’appareils et x > 5

Cette relation est valable pour les bâtiments d’habitation collectifs, les hôpitaux, maisons de retraite et les bureaux. Pour les hôtels, il est multiplié par un coefficient de 1,25.

3. Le débit probable Qp d’un tronçon est défini par : 𝐐𝐩 = ∑ Qb × y

Avec Qb : Somme des débits de base des appareils situés en aval du tronçon étudié.



Le diamètre des canalisations de distribution « aller » est défini par le débit probable et la vitesse maximale admissible, définie dans le DTU 60.11, soit :

Position de la tuyauterie Vitesse maximale

Sous-sol ou vide sanitaire 2 m/s

Colonnes montantes 1,5 m/s

Branchements d’étages et d’appareils

Pour un Qp > 30 l/min 1 m/s

Nota : En première approximation, on peut utiliser le tableau ci-après :

c) Choix de l’épaisseur d’isolant :

Il se réalise à l’aide du tableau fourni page 2, en fonction de la position de la canalisation.

2.2) Distribution secondaire après le piquage d’étage :

Utilisable pour l’alimentation d’un point de puisage, la méthode décrite dispose d’une limite. Cette dernière est fixée suivant la somme de coefficients d’usage.

Méthode de détermination :

a) Si la canalisation ne dessert qu’un seul appareil, son diamètre minimal de raccordement est fixé dans le tableau ci-dessous.

b) Si la canalisation alimente plusieurs appareils (jusqu’à 15), le diamètre minimal de raccordement (après le piquage d’étage par exemple) est obtenu à partir de la somme des coefficients d’usage définis dans le même tableau et par lecture sur l’abaque ci-joint (sinon DTU 60.11)

c) Si la somme des coefficients d’usage dépasse 15, il faut réaliser un calcul sur le modèle de la distribution principale, méthode pour conduite aller.

Type d’appareil Diamètre intérieur

minimal en mm

Coefficient d’usage

Evier 12 2,5

Lavabo 10 1,5

Bidet 10 1

Douche 12 2

Baignoire 13 3 **

** : Pour baignoire de 150 litres ou moins



3) Principes de raccordements en E.F.S et E.C.S :

31) Schémas de principe de raccordement en collectif ou tertiaire :

Exemple avec traitement des eaux

Exemple classique sans traitement des eaux

Nota : Réducteur de pression : Exemple doc Caleffi



32) Schémas de raccordement d’étage aux points de puisage :

Distribution hydrocâblée noyée en plancher sous fourreau Distribution dérivée - sections décroissantes

Exemples classiques de raccordements

Exemples de raccordements avec mitigeurs

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