M17 Techniques de Chauffage-FGT-TSGC.897

8/13/2019 M17 Techniques de Chauffage-FGT-TSGC.897

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OFPPT

ROYAUME DU MAROC

Office de la Formation Professionnelle

et de la Promotion du Travail

DIRECTIONRECHERCHE ETINGENIERIE DEFORMATION

FFRROOIIDD EETT GGNNIIEE TTHHEERRMMIIQQUUEE

RRSSUUMMEE TTHHOORRIIQQUUEE&&

GGUUIIDDEE DDEE TTRRAAVVAAUUXX PPRRAATTIIQQUUEESS

Module n 17a

TTEECCHHNNIIQQUUEESS DDEECCHHAAUUFFFFAAGGEE

SSPPEECCIIAALLIITTEE::

TTEECCHHNNIICCIIEENNSSPPEECCIIAALLIISSEEEENNGGEENNIIEECCLLIIMMAATTIIQQUUEE

Niveau : Technicien

MMAAII22000077

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Module 17a TSGC Techniques de chauffage

OFPPT/DRIF 2

REMERCIEMENTS

La DRIF remercie les personnes qui ont particip ou permis

llaboration de ce Module de formation.

Pour la supervision:M. BOUJNANE Mohamed Chef du ple Froid et Gnie Thermique

Pour l'laborationM. Mahboub Formateur lISGTF

Pour la validation

Patrick DELPECH Formateur au G.E.F.En

M. Eric DENIEUL Formateur au G.E.F.En

Pour la rvision:M. BOUJNANE Mohamed Chef du ple Froid et Gnie Thermique

Les utilisateurs de ce document sont invits communiquer la DRIF toutes les remarques etsuggestions afin de les prendre en considration pourlenrichissement et lamlioration de ce programme.

M. SAID SLAOUIDRIF
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OFPPT/DRIF 4

VI.5 Le vase ferm pression constante ........................................................................... 41

TESTS................................................................................................................................44

Dfinitions ..........................................................................................................................44

Les distributions collectives de type "parapluie".................................................................44

Les distributions collectives de type "chandelles".............................................................. 46Les distributions de type horizontale par logement ............................................................ 47

IV.5 Les distributions de type "Chauffage Individuel Centralis" (CIC).............................. 48

IV.6 Combinaisons de diffrents modes de raccordement.................................................49


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OFPPT/DRIF 5

Remerciements

La DRIF remercie les personnes qui ont particip ou permis llaboration de ce Module de

formation.

Pour la supervision :

M. GHRAIRI Rachid Directeur du CDC Froid et Gnie Thermique

M. BOUJNANE Mohamed Chef du ple Froid et Gnie Thermique

Pour l'laboration

Pour la validation :

Les utilisateurs de ce document sont invits

communiquer la DRIF toutes les remarques etsuggestions afin de les prendre en considration pourlenrichissement et lamlioration de ce programme.

MR. SAID SLAOUIDRIF

Document supervis par le G.E.F.En


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OFPPT/DRIF 6

MODULE17A T ECHNOLOGIE DE CHAUFFAGE

Dure 42 H


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OFPPT/DRIF 7

I. CALCUL DES DEPERDITIONS

I.1 Prsentation

Si un objet, un volume (local, btiment) est une temprature plus leve que le milieu

extrieur qui lentoure, il perd de la chaleur et baisse en temprature. Lunit de chaleur estle joule. Si lon calcule la quantit de chaleur perdue par un volume chaque seconde, onobtient une puissance perdue en watt (joule/seconde) appele dperdition.

Pour empcher la baisse de temprature engendre par la dperdition, il faut quun systmede chauffage apporte lintrieur du volume une puissance gale.

Les dperditions D sont en gnral calcules pour un C dcart de temprature entrelintrieur et lextrieur. Elles correspondent alors la perte de chaleur du local ou btimenttudi lorsquil se trouve une temprature intrieure suprieure de 1 C celle delextrieur. Les dperditions sont alors exprimes en W/C.

On peut bien sr en dduire la dperdition du local tudi lorsque lcart de tempratureentre lintrieur et lextrieur sera plus important. Particulirement, linstallateur du chauffagecalculera la dperdition maximale combattre lorsque la temprature extrieure sera sonminimum (temprature extrieure de base, -7 C en rgion parisienne).

Exemple :

La dperdition par C dun local est de 50 W/C. Quelle sera en W sa dperdition lorsquilsera chauff 20 C, par une temprature extrieure minimale de -7 C ?

Sa dperdition sera alors de 50 (20 - (- 7)) = 1 350 W.

Le chauffagiste devra installer un metteur de 1 350 W au moins pour viter une baisse detemprature intrieure du local.

I.2 Importance des dperditions

Dperdition en W/C

Elles dpendent :De limportance de la surface de contact entre le local tudi et lextrieur (surface

des parois donnant sur lextrieur ou sur dautres locaux moins chauffs)

De la nature des parois donnant sur lextrieur ou sur dautres locaux moins chauffs(mur avec isolation, sans isolation, simple vitrage, double vitrage etc.)

Des entres dair extrieur (infiltration, aration)

Ordre de grandeur des dperditions en W/C pour 1 m3

Construction ancienne Construction rcente

Pavillon 2,5 1,25

Logement 1,5 0,75


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OFPPT/DRIF 8

Dperdition totale en W :

Elles dpendent comme prcdemment :

De limportance des surfaces de contact avec lextrieur

De la nature des parois donnant sur lextrieur (isolation, type de vitrage)

Des entres dair extrieur (infiltration, aration)

Et de plus :

De lcart de temprature entre lintrieur (temprature de chauffage) et lextrieur(temprature extrieure de base).

I.3 Apports gratuits

On appelle apports gratuitsles apports de chaleur susceptibles de compenser les

dperditions.

Il sagit :

des rayons du soleil

des appareils lectromnagers

des ordinateurs

de lclairage

...

Aucun de ces apports gratuits nest pris en compte dans le calcul des dperditions

dun local ou dun btiment. En effet, on souhaite que la puissance du systme dechauffage install soit suffisante pour maintenir la temprature intrieure sans aucune aide(par exemple la nuit en labsence de soleil, dclairage etc.).

En consquence, la dperdition dun logement orient au nord sera identique celle dunlogement orient au sud (ils disposeront des mmes radiateurs). Cependant, du fait desapports gratuits, leurs consommations de chauffage pourront tre nettement diffrentes.

Par contre, il est dusage de ne pas tenir compte de perte de chaleur vers dautres locauxnormalement la mme temprature, comme les logements voisins.

I.4 Les postes de calcul des dperditions

Les dperditions surfaciques= pertes par les murs, la toiture, les ouvrants (porte,fentres). Ces pertes de chaleur reprsentent 50 60 % des dperditions.

Les dperditions l iniquesou ponts thermiques au niveau des liaisons entre dalles,

murs extrieurs, cloisons, Ces pertes de chaleur reprsentent 10 20 % desdperditions.

Les dperditions par le sol pos sur terre plein. Ces dperditions nexistent que pour

les locaux enterrs ou en rez de chausse, elles sont de lordre de 10 %.


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OFPPT/DRIF 9

Les dperditions par inf iltration et renouvellement dair neufdues lintroductiondair neuf. Elles sont de lordre de 30 %.

Si lobjectif est la dtermination des metteurs installer, le calcul seffectuera local par local.

Si lobjectif est seulement la dtermination de la chaudire installer pour alimenterlensemble des metteurs, le calcul pourra seffectuer pour lensemble des locaux en mmetemps.

I.5 Calcul des dperditions

Postes de dperdit ion par transmiss ions surfaciques (calcules en W/C)

Vers lextrieur

Ces pertes dpendent :des matriaux de construction des parois extrieures (bois, bton, isolant, )

de la surface A en [m2] de la paroi en contact avec lextrieur

Vers les locaux voisins non chauffs (Locaux Non Chauffs : LNC).

Ces locaux type garage, grenier, cage descalier, sont appels locaux non chauffs bienquils le soient parfois (mais pas la mme temprature que les logements).

Ces pertes dpendent :

des matriaux de construction des cloisons de sparation (bois, bton, isolant, )de la surface A en [m

2] de la cloison en contact avec le local non chauff

de la temprature du local non chauff

Lorsque tous les postes de dperditions en W/C auront t calculs (vers lextrieur et versles LNC), leur somme sera au final multiplie par lcart de temprature intrieure /extrieure, pour obtenir la dperdition totale en W. De ce fait, il est ncessaire dintgrerauparavant que les locaux non chauffs ne sont pas en gnral aussi froids quelextrieur. Cela sera effectu par la prise en compte dun coefficient b minoratif desdperditions vers ces locaux (en comparaison de celles vers lextrieur).

Les matriaux de construction sont caractriss par leur coefficient dchange thermique U :

U en [W/(m2.C)]

Le coefficient U reprsente la puissance perdue par 1 [m2] de la paroi pour un cart detemprature de 1 [C].

Calcul de la dperdition surfacique

Vers lextrieur

Ds = U A

Avec : Ds : dperdition surfacique en W/C


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OFPPT/DRIF 10

U : coefficient de dperdition surfacique en [W/(m2.C)]

A : surface de paroi en m2

Vers les locaux voisins non chauffs

Ds = b U A

Avec : b : coefficient minoratif pris en compte pour les locaux non chauffs

ORDRE DE GRANDEUR DES COEFFICIENTS U DE DEPERDITION SURFACIQUE

ParoiCoefficient U

[W/(m2.K)]

Terrasse ou mur plein, non isol 3

Terrasse ou mur creux, non isol (briques creuses, parpaings, ...) 2,5

Terrasse ou mur isol, construction rcente 0,5

Vitrage simple sur chssis mtallique 6

Vitrage simple sur chssis non mtallique (bois, PVC) 5

Vitrage double sur chssis mtallique 4

Vitrage double sur chssis non mtallique 3

Porte bois pleine 3

Porte bois creuse 2

Cloison lgre pleine 3,5

Cloison lgre creuse 2,5

COEFFICIENTS DE REDUCTION DE TEMPERATURE b

Description du local non chauff Coefficient b

Hall d'entre non chauff d'un immeuble 0,8

Hall d'entre chauff de 12 15 C 0,2

Cage d'escalier centrale spare de l'extrieur par un sasd'entre

0,3

Cage d'escalier chauffe de 12 15 C 0,2

Cage d'escalier centrale donnant directement sur l'extrieur 0,4

Comble non chauff spar des locaux chauffs par une paroiisole

0,9

Comble non chauff spar des locaux chauffs par une paroinon isole

0,8

Vide sanitaire ar d'un btiment ancien

Vide sanitaire ar d'un btiment rcent

0,5

0,7

Vide sanitaire non ar d'un btiment ancien

Vide sanitaire non ar d'un btiment rcent

0,3

0,5


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OFPPT/DRIF 11

Cave, garage, sous-sol d'un btiment :

trs enterr, plafond non isol

trs enterr, plafond isol

peu enterr, plafond non isol

peu enterr, plafond isol

0,4

0,7

0,6

0,8

Calcul des dperditions par transmissions l iniques en W/C

Les dperditions liniques interviennent chaque liaison entre 2 parois. Chaque liaison estun cas particulier. Un calcul prcis de ces dperditions ncessite une tude au cas par cas etde nombreuses recherches.

Pour une tude rapide, on estimera simplement les dperditions liniques :

10 % de la dperdition surfacique pour des logements faiblement isols.20 % de la dperdition surfacique pour des logements bien isols.

On peut tre surpris que les dperditions liniques des locaux bien isols correspondent un % suprieur celui des locaux mal isols. En fait, 20 % des dperditions dun local bienisol reprsentent moins que 10 % des dperditions dun local mal isol. On remarquenanmoins que lon rduit moins par lisolation les dperditions liniques que les surfaciques.

Calcul des dperditions par t ransmission dans le sol en W/C

La plus grande partie des pertes par le sol seffectuent sur la priphrie du local en contactavec le sol, sur les cts donnant sur lextrieur.

On value ces pertes grce un coefficient dchange linique appely, exprim en[W/(m.C)].

Dsol= LAvec : Dsol: Dperditions par le sol en W/C

y: Coefficient de perte vers le sol en W/(m.C) (voir tableau ci-dessous)

L : Primtre du local donnant sur lextrieur en m

ESTIMATION DES COEF.yDE DEPERDITION LINEIQUEDES PLANCHERS SUR TERRE-PLEIN

Type d'isolationCoefficienty

[W/(m.K)]

Inexistante 2

Priphrique 1,5

Sur toute la surface 1


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OFPPT/DRIF 13

CALCUL DES DEPERDITIONS

Affaire Pice Ti[C] = Te[C] = Volume [m3] =

DEPERDITIONS PAR LES PAROIS (transmission)

A/ Dperditions surfaciques

PAROICoeff. U[W/m2.K]

Surface A[m2]

Coefficient bU.A ou b.U.A

[W/K]

TOTALA:

B/ Dperditions liniques (ponts thermiques)

% du total surfacique TOTAL B: [W/K]

C/ Dperditions par le sol (uniquement si plancher sur terre plein)

Poste Coeff. y

[W/m.K]

Longueur l

[m]

y.l

[W/K]

TOTAL C:

TOTAL TRANSMISSION HT = A + B + C HT =

DEPERDITIONS PAR RENOUVELLEMENT DAIR NEUF

Volume[m3]

Taux derenouvellement

[Vol/h]

Dbit dair qv[m3/h]

0,34 x qv[W/K]

HV=

DEPERDITIONS DE LA PIECE D en W/K

D = HT + HV =

PUISSANCE A INSTALLER en W :

Temprature de chauffage en CTemprature extrieure de base en C

P = D x (Ti Te) =


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OFPPT/DRIF 14

II. LES EMETTEURS DE CHALEUR

II.1 Rle des metteurs

A lintrieur dun volume maintenir en temprature, les metteurs assurent la dissipation

dune puissance de chauffe gale aux dperditions.

La chaleur se dplace des corps chauds vers les corps froids. Lmetteur est un objet dont latemprature est suprieure celle du local dans lequel il se trouve.

Ils sont aliments par de llectricit (effet joule) ou un dbit deau chaude.

10 [ kW]

T int = 20[ C]

T ext = -10[C]

Chaudire 10 [kW]

70[ C]

70[ C]

10 [kW]

80[ C]

90[C] 90[ C]

II.2 Transmission de la chaleur

La chaleur se transmet de lmetteur au local :

Parconvection(rchauffage de lair) :

Parrayonnement(tout corps chaud envoie (comme le soleil) des rayons vers les corpsfroids qui lentourent) :

Lorsquil provient dune source de temprature modre, le rayonnement est le modede transmission de chaleur le plus confortable.

Selon le type et la forme de lmetteur, la proportion entre convection et rayonnement estdiffrente. Particulirement, la part de rayonnement augmente avec sa surface frontale : Pluselle est importante, plus lmetteur rayonne : Pour une mme puissance fournie, un vaste


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OFPPT/DRIF 15

radiateur plan sera plus confortable quun convecteur dont la surface frontale chauffante estfaiblePar ailleurs, plus la convection est importante, plus la stratificationde lair est grande(diffrence de temprature entre le sol et le plafond).

Le systme de chauffage aujourdhui considr comme le plus confortable est le plancherchauffant : sa temprature de surface est faible et sa surface de chauffe importante (toute lasurface de la pice). De ce fait, sa puissance est dlivre essentiellement par rayonnement :

Le rayonnement est doux

La stratification est faible.

Pour un mme confort, la temprature de lair du local chauff pourra tre de 19C avec unplancher chauffant, 20 C avec des radiateurs et 21 C avec des convecteurs. En chauffagecontinu, la diffrence de consommation entre ces systmes pourra atteindre 10 %.

II.3 Technologie des radiateurs

On distingue les radiateurs plans(a) dont la part dmission radiative est importante, lesradiateurs lments assembls(b) et les radiateurs plinthe de faible hauteur plus

proche des convecteurs que des radiateurs.

Ils peuvent tre raliss en fonte, en acier ou en alliage daluminium.

Il existe aujourdhui des radiateurs trs esthtiques, notamment dans le domaine desradiateurs pour salle de bain appels sche serviette aliments en eau chaude ou

llectricit.


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OFPPT/DRIF 17

II.5 Rgles dexploitation des metteurs

Le dbit dirrigation de lmetteur doit tre correctement rgl (quilibrage)

Lmetteur ne doit pas tre embou (pot boue, traitement deau, dsembouage)

Lmetteur de doit pas piger de poche dair (dgazage manuel et automatique).

Purgeur automatique

II.6 Convecteurs

Documentation : CHAUFFICLIM

Les convecteurs sont constitus dune partie chauffante de faible hauteur ventuellementprolonge dune chemine qui favorise la circulation de lair par tirage thermique.

Evidemment, si la circulation dair est totalement obstrue, la puissance de chauffagedeviendra trs faible.

Convecteur obtur

La puissance du convecteur peut tomber 20 % de la puissance nominale.

Cest ce qui arrivera certains modles dont la chemine dbouche verticalement et quidans les lieux publics sont rapidement encrasss de mgots et autres dtritus.


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OFPPT/DRIF 19

II.8 Ventilo convecteur, arotherme

Dans ces metteurs, un ventilateur assure la circulation de lair. La convection nest plusalors naturelle mais force. La prsence dun ventilateur permet linstallation dun filtre deprotection du corps de chauffe. Les arothermes sont de gros ventilo-convecteurs installs

pour assurer le chauffage de btiments de type tertiaires et industriels tels quusines, ateliers,magasins etc.

Le ventilo-convecteur a la mme apparenceque le convecteur. Il comporte un carterformant une chemine (C) et une batteriede chauffe (B). Il comprend en plus un filtre air (F) et un ventilateur (V) centrifuge basse vitesse. La convection de lair estnon plus assure par effet thermique mais

par le ventilateur. A puissance thermiquegale, ce systme permet davoir des corpsde chauffe plus petits.

Lexploitation comporte :

Dpoussirage des corps de chauffe ;

Purges dair ;

Dsembouage ;

Contrle fonctionnement moteur.

II.9 Notion de confort et de temprature rsultante

Lhomme est un gnrateur de chaleur : une partie de la chaleur quil produit sert maintenirson corps 37,2 [C], une autre partie est vacue lextrieur.

Il change avec son environnement par convection avec lair du local et par rayonnementavec les parois et lmetteur de chauffe.

Aussi pour estimer le confort, il y aurait lieu de tenir compte de la temprature de lair et de latemprature des murs de la pice.

On parle alors de la temprature rsultante.


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OFPPT/DRIF 20

en [C]

Aussi, pour obtenir un confort comparable, la temprature de lair doit tre dautant plusleve que les parois sont mal isoles. Ainsi pour une temprature rsultante de 18C, ilfaudrait :

Tambiante= 20 [C] et Tparoi= 16 [C] (parois isoles)

Ou

Tambiante= 24[C] et Tparoi= 12 [C] (parois non isoles)


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OFPPT/DRIF 22

Les circuits de type monotube srie

Il existe diffrents modes de distribution de leau de chauffage. Le plus simple est le circuitmonotube srie. Il consiste alimenter successivement les diffrents metteurs :

chaudire

metteur

, ,

60 C

Ce type de raccordement ne permet pas la fermetureindividuelle de chaque appareil. Si lon fermait lentre dunmetteur, les autres ne recevraient pas deau chaude.

Il ne peut donc tre utilis que pour alimenter plusieursmetteurs situs dans un seulgrand volume, tel quune sallede classe, un hall etc.. On ne rencontrera pas de circuitsmonotubes de type srie pour le chauffage dun logement.

Notons que les metteurs ne sont pas aliments la mme temprature. La sortie de luncorrespond lentre de lautre.

Les circuits de type monotube driv

Comme pour les circuits monotubes sries, les metteurs sont aliments successivement,mais on installe des robinetteries permettant la fermeture dun metteur sans perturber lefonctionnement des autres.

robinet B robinet B robinet B

robinet A robinet A robinet A

Les robinets de type Apermettent lisolementdes metteurs.Les robinets de type Bobligent une partie du

dbit traverser lesmetteurs.

Comme pour les circuits monotubes sries, les metteurs sont aliments des tempraturesdiffrentes. La sortie de lun correspond en partie lentre du suivant. La dtermination destempratures dentre des metteurs successifs ncessite un calcul particulier.

Les robinets des circuits monotube drivs


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OFPPT/DRIF 23

Il existe des robinets spciauxpour circuits monotubes. robinet robinet

metteur metteur

Source Giacomini Source Giacomini

Ces robinets spciaux permettent :De regrouper lentre et la sortie deau en un seul point

Dobliger une partie du dbit gnral irriguer lmetteur

Dobliger le dbit non driv dans lmetteur continuer son chemin vers lmetteursuivant (notamment en cas de fermeture complte dun metteur). Lorsque lmetteurest isol, le dbit deau chaude continue son chemin et la temprature de leau est alorsidentique en entre et en sortie du robinet.

Caractristiques gnrales des circuits de type monotube

robinet robinet

metteur metteur

Le dbit est le mme tout au long du circuit. Le diamtre de la conduite est donc constant.

La temprature de leau lentre de chaque appareil est diffrente et sabaisse au long dela distribution. Pour des puissances identiques, il faut choisir des appareils plus gros lextrmit du circuit pour compenser la plus faible temprature dentre.

Les circuits monotubes sont bien adapts aux logements o les radiateurs forment uneboucle. Ils permettent le raccordement dune dizaine dmetteurs. Au-del, la tempraturedalimentation des derniers metteurs serait trop faible (ou le dbit vhiculer tropimportant).


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OFPPT/DRIF 24

III.3 Les circuits bitubes

tube de retour

tube de dpart

80 C

80 C 80 C 80 C 60 C60 C60 C

60 C

En France, ce type de distribution est le plus courant.

Le tube de dpart (canalisation aller)amne leau de la chaudire chaque metteur. Tousles metteurs sont aliments la mme temprature et leurs tempratures de sortie sontidentiques. Le tube de retour collecte leau en sortie des metteurs.

A lentre de chaque metteur un robinet permet leur isolement sans perturber lefonctionnement des autres. Le robinet de sortie (t de rglage)permet le rglage du dbit dechaque metteur. Ces robinets doivent tre bien rgls pour viter que les metteurs les plusproches de la pompe ne reoivent un dbit trop important, et les plus loigns un dbit tropfaible. Ce rglage sappelle lquilibragede la distribution.

Avantages inconvnients des circuits bitubes

Avantages :Tous les metteurs sont aliments directement avec de leau en provenance de la

chaudire. On peut alimenter un nombre quelconque de radiateur, alors quendistribution de type monotube, lalimentation successive des metteurs pouvait conduire une temprature dalimentation trop faible des derniers.

Tous les metteurs ayant la mme temprature dentre et de sortie, leur slection estsimplifie.

Inconvnients :

La longueur de canalisation installer peut tre du double de celle dune distribution de

type monotube.Le dbit de chaque metteur doit tre correctement rgl si lon veut viter que les

metteurs loigns de la pompe ne manque de dbit (quilibrage).

Le bitube de type TICHELMANN

Une difficult majeure des distributions de type bitubes est la ncessit de lquilibrage. Unesolution permettant dattnuer cette difficult consiste raliser des circuits tels que leslongueursaller-retour dalimentation des diffrents metteurs soient comparables. Ainsi, unmetteur proche de la pompe sur le tube aller disposera dun long retour et inversement.


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tubes de retour

tube de dpart Le trajet de leau (aller-retour)pour alimenter chaqueappareil est de mmelongueur. Il est plus facile dergler le dbit de chaque

appareil.

La longueur totale de tubenest pas plus grande quepour le bitube classique si lesappareils sont disposs enboucle.

Le bitube de type Pieuvre

Ce type de distribution consiste alimenter chaque metteur partir dun distributeur aller etdun distributeur retour appels collecteurs ouc larinettes.

Ce type de distribution augmente les longueurs de canalisation. Il se pratique

particulirement pour les tubes en matriaux de synthse (matires plastiques) ou en cuivrerecuit faciles installer. Les tubes passent dans le sol sous fourreau comme descanalisations lectriques.

Les longueurs de raccordement des metteurs tant comparables, et les robinets de rglageregroups, lquilibrage de ces distributions est facilit.

Ce type de distribution sutilise lchelle dun pavillon ou dun logement.

Caractristiques gnrales des circuits bitubes

Le dbit vhicul depuis la chaudire dcrot au fil de lalimentation des diffrents metteurs.La tuyauterie nest donc pas dun diamtre constant tout au long du circuit.


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La temprature de leau est identique lentre de chaque appareil. En rgle gnrale, lestempratures de sortie aussi. Le rgime de la distribution par exemple 80/60 [C] est aussi lergime de fonctionnement de chaque metteur.

Le raccordement bitube permet lalimentation des appareils en diagonale. Cette disposition

est plus efficace pour lmission de chaleur que le raccordement de type monotube avecrobinetteries spciales tudies au paragraphe 4.


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IV. DISTRIBUTIONS DE CHAUFFAGE DANS LES BATIMENTS

IV.1 Dfinitions

Chauffage individuel pice par pice : un appareil de chauffage indpendant est

install dans chaque pice chauffer. Le chauffage par convecteur lectrique rentre danscette catgorie.

Chauffage central : le chauffage est assur par la circulation deau rchauffecentralement par une chaudire.

Chauffage central individuel : chaque logement dispose dune chaudire.Les schmas dinstallation correspondant cette catgorie sont tudis au dossier n .

Chauffage central collectif : limmeuble dispose dune ou plusieurs chaudirescommunes lensemble des logements. Les schmas dinstallation correspondant cette

catgorie sont ceux tudis dans ce dossier.

Remarque : La notion de chauffage individuel ou collectif na pas de rapport avec la taille delinstallation. La puissance du chauffage individueldun chteau peut tre trs suprieure celle du chauffage collectifde deux pavillons mitoyens.

IV.2 Les distributions collectives de type "parapluie"

Dans ce type dinstallation, leau rchauffe par la chaudire est totalement vhicule enhaut de linstallation avant de redescendre au travers des diffrents metteurs.

Au point haut delinstallation, on installe unpurgeur dairpermettantlvacuation des pochesdair emprisonnes dansles tuyauteries.

Un tube de distributiongnrale chemine en

partie haute du btiment.

Le raccordement desappareils dans chaquecolonne est souvent detype bitube Tichelmann.

Ce type de circuit tait utilis autrefois dans les circuits sans pompe. Leau y circulait parthermosiphon (leau chaude plus lgre que leau refroidie) montait par la conduite

principale verticale avant de redescendre naturellement aprs passage par les metteurs.


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Install au point haut de linstallation, le purgeur permet lvacuation des gaz contenus danslinstallation de chauffage. Lorsquun gaz arrive dans le purgeur, le flotteur (1) redescend etla sortie (2) est ouverte. Lorsque de leau arrive, le flotteur (1) remonte et la sortie (2) estferme.

Extrait du CD Rom hydraulique des rseaux de chauffage aux Editions

Parisiennes.

IV.3 Les distributions collectives de type "chandelles"

Dans ce type dinstallation, leau rchauffe par la chaudire est vhicule vers diversescolonnesdalimentation de groupes dmetteurs.

En haut de chaque colonneune purge dair est installe

pour permettre le dgazagede linstallation.

Tous les tubes de distributiongnrale sont disposs ensous-sol du btiment.

Les diffrentes colonnes etles radiateurs doivent tresoigneusement quilibrs.

Comme en distribution de type parapluie, le nombre des colonnes peut tre trs important.Ainsi, une colonne alimente tous les radiateurs des sjours superposs des diffrents


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logements, une colonne alimente tous les radiateurs des cuisines superposes des diffrentslogements, etc. Si lon isole une colonne, on supprime le chauffage dau moins une picedans tous les appartements concerns.

IV.4 Les distributions de type horizontale par logement

Dans les schmas prcdents, on ne pouvait isoler sparment le chauffage de chaqueappartement. Si lon isolait une colonne, on supprimait le chauffage dau moins une picedans tous les appartements concerns.

Une meilleure solution consiste prvoir lalimentation des metteurs de chaqueappartement par une boucle particulire horizontale, partir dune ou plusieurs colonnes.On pourra ainsi facilement isoler le circuit de chauffage de chaque logement sans perturberles autres circuits. On parlera pour les boucles horizontales de lignes de radiateurs.

Chaque circuit d'appartementcomporte une vanned'quilibrage.

Le nombre de colonnes dansle btiment est plus limit.

A lentre de chaquelogement, il sera possibled'installerun compteur de

chaleurpermettant defacturer sparment lesdiffrentes consommations dechauffage.

IV.5 Les distributions de type "Chauffage Individuel Centralis" (C.I.C.)

Il sagit dinstallation de chauffage central et collectif mais dont la distribution permet le

rglage individuel du chauffage de chaque logement. Pour cela, chaque logement est quipdune pompe individuelle qui puise leau de chauffage ncessaire une distribution collectiveralise partir de la chaudire centrale.

Des pompes individuellespermettent l'alimentationspare de chaque circuitd'appartement.

Chaque appartement peut avoir

sa rgulation et son compteur dechaleur individuels.


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Il faut quilibrer le circuit alimentant les bouteilles partir de la chaudire.

Rgulation des distributions de type C.IC.

Au dpart de la chaudire, la temprature de leau est ajuste en fonction de latemprature

extrieure. Ce premier niveau de rgulation permet dalimenter chaque logement avec unetemprature deau suffisamment chaude. Un deuxime niveau de rgulation permet chaque appartement dajuster la qualit de son chauffage.

Ce 2meniveau seffectue le plus souvent par laction dun simple thermostat dambianceagissant en tout ou rien sur le circulateur dalimentation du logement.

Une rgulation centrale ajuste latemprature de leau pour lensembledes logements.

Chaque occupant peut rgler sonchauffage sans perturber le chauffagedes voisins.

Le comptage de l'nergie consommepar chaque occupant est possiblegrace linstallation dun compteurindividuel de calor ie.

IV.6 Combinaisons de diffrents modes de raccordement

Il est possible d'utiliser plusieurs modes de raccordement pour un mme circuit de chauffage(bitube, monotubes, Tichelmann).

Sur ce schma, la distribution horizontale(alimentation des colonnes) est de typebitube Tichelmann, tandis que la distributionverticale (alimentation des radiateurs) est detype bitube classique.


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V. LES POMPES DES CIRCUITS DE CHAUFFAGE

V.1 Prsentation

Les pompes des circuits de chauffage ont pour rle de permettre la circulation de leau de la

chaudire aux metteurs, puis son retour la chaudire. Dans notre branche, on appellesouvent les pompes circulateur ou acclrateur .

A lintrieur du corps de pompe, une roue(turbine) entrane grande vitesse par un moteurlectrique (le plus souvent 1500 [tr/mn]), capte leau laspirationde la pompe et laprojette vers son refoulement . Ces pompes sont dites de type centrifuge. On peutfacilement en rgler le dbit en obturant plus ou moins le refoulement. Ceci nendommagepas la pompe, car la roue peut tourner mme si lobturation est complte.

On distingue

Les circulateurs rotor noy :le rotor du moteur lectrique baigne dans l'eauvhicule. Cette disposition limite les risques de fuite, et facilite le refroidissement dumoteur lectrique. On les appelle parfois acclrateur.

Les circulateurs rotor sec : Le moteur est mont en bout d'arbre et spar ducorps de pompe. Cette disposition ncessite un systme d'tanchit la sortie d'arbre(presse-toupe ou garniture mcanique).

Les circulateurs jumels : Il s'agit de deux circulateurs monts en parallle sur lecircuit. Les deux corps de pompe constituent une mme pice, et comportent desorifices d'aspiration et de refoulement uniques

Pompe Salmson : La roue(1) de la pompe est entraine par le moteur (2) par lintermdiarede larbre de liaison (3). Leau capte laspiration (4) est expulse au refoulement (5).

Schma extrait du CDRom hydraulique des rseaux de chauffage aux EditionsParisiennes.


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V.2 Les dbits des pompes des circuits de chauffage

Les dbits vhiculer sont fonctions des puissances de chauffage distribuer et du rgime

deau de chauffage (tempratures deau aller-retour pour la temprature extrieureminimale).

Les dbits vhiculer peuvent se calculer par la formule :

qv= P / (1,16 T)

Avec : P : puissance de chauffage vhiculer en [kW]

qv: dbit vhiculer en [m3/h]

T : cart de temprature nominal aller-retour en [C]

V.3 Pressions fournies par les pompes de chauffage

Pour mettre un fluide en circulation, il est ncessaire de crer un cart de pression, le fluidecirculant alors des hautes pressions vers les basses pressions.

A B

p = perte de chargeD

Dans un tube horizontal, leau ne peut circuler dun point A vers un point B, que si la pressionen A est suprieure celle de B. Cet cart de pression (p) correspond au frottement deleau sur la paroi de la canalisation. On lappelle perte de charge (PdC).

Dans un circuit ferm cest la pompe qui gnre lcart de pression permettant leau decirculer :

AX

XBLapression pA estsuprieure pB

Cest la pompe qui gnre lcart de pression entre A et B

Cet cart sappelle hauteur manomtrique totale(Hmt) de la pompe.

V.4 La hauteur manomtrique des pompes

Dp = Hmt


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C'est la diffrence de pression que la pompe fournit entre son point d'aspiration et son pointde refoulement.Cet cart de pression peut se mesurer en raccordant successivement un manomtre aurefoulement puis laspiration de la pompe. La diffrence des 2 pressions mesures sera laHmt de la pompe.

Calcul de la hauteur manomtrique d'une pompe de chauffage

La hauteur manomtrique de la pompe est toujours gale la perte de charge totale du circuit irriguer :

p = Hmt = PdC

Pour calculer la Hmt quune pompe doit fournir, il faut

calculer les PdC qui seront gnres par le dbit vhiculerdans le circuit principal irriguer.

V.5 La courbe caractristique dune pompe

Une pompe est capable de fournir des dbits trs diffrents selon quon linstalle sur uncircuit plus ou moins rsistant (un circuit rsistant prsentera beaucoup de PdC etinversement).

Les combinaisons possibles de valeurs de dbit/pression pour chaque pompe sont indiquespar une courbe appele courbe caractristique de la pompe. Cette courbe est donne par lefabricant.

dbit

HMT Points de fonctionnementpossibles pour la pompe

Dbit

fourni

COURBE CARACTERISTIQUE DE POMPE

p = hauteur manomtriqueD

p = perte de chargeD


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VI. LEXPANSION ET LA SECURITE DES CIRCUITS DE CHAUFFAGE

VI.1 Gnralits

Les installations de chauffage eau chaude sont considres comme des circuitsferms, cest dire contenant un volume deau froid dfini et ferm . On appelle ce

volume contenance en eau (CE).

Lorsque leau est chauffe, laugmentation de temprature gnre une augmentation duvolume deau ; ce phnomne est naturel, cest lexpansion de leau.

Un coefficient de dilatation, not %det fonction de laugmentation de la temprature,permet de dterminer le volume supplmentaire cr ; ce volume est appel volumedilat et not Vd.

Vd = CEx %d

Temprature [C] 30 40 50 60 70 80 90 100 110

%d 0,44 0,8 1,2 1,7 2,3 3 3,6 4,4 6

En France, les circuits fonctionnent en moyenne 80 C. La valeur usuelle ducoefficient dexpansion est gale 3 %.

La rtraction deau est le phnomne inverse.

Les circuits de chauffage tant ferms, laugmentation du volume deau du ladilatation entranerait la rupture dun lment si ce volume ntait pas accueilli par unsystme dexpansion.

Les diffrents systmes dexpansion existants sont :

Vase ouvert (dit lair libre)Vase ferm pression variable (souvent appels FLEXCONdu nom dune marque)

Vase ferm pression constante (souvent appels PNEUMATEXdu nom dunemarque)

Les groupes de maintien de pression (GMP)

VI.2 Le vase ouvert

Cest un systme ancien simple et sr. Il sinstalle particulirement sur les installationsde chauffage combustible solide.

La capacit utile du vase d'expansion doit tre au moins gale 6 % du volume total de l'installation.

Vutile

Le vase comporte un vent.

Le vase comporte un trop-plein d'un diamtre au moins gal celui du tube

d'expansion. Lcoulement du trop-plein doit tre visible.

Le dispositif d'expansion (vase, tube et accessoires) doit tre protg contre le gel.


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Il est plac au point haut de linstallation sensiblement au dessus de la chaudire. Il estraccord au dpart de la chaudire, sans possibilit de sectionnement par un tube enDN 26 minimum et plus selon la puissance de la chaudire.

Les rgles de calcul et dinstallation sont dveloppes dans le DTU 65.11

Lorsque leau se dilate, le volume cr monte dans le vase (et inversement)

Les inconvnients du systme sont :

lencombrement,

les pertes de chaleur,

le risque de gel,

lentre dair dans le circuit (oxygnation de leau)

VI.3 Le vase ferm pression variable

Cest un rservoir mtallique, raccord la canalisation de retour deau chaude, lintrieur duquel est mis en place une membrane ou une vessie en caoutchoucdformable, permettant de sparer leau du circuit de chauffage dun gaz (air).

Fonctionnement des vases dexpansion pression variable :Le vase tant non raccord, le gaz (air) occupe la totalit du volume du vase. Sa

pression est celle que le fabricant a rgle en usine, ventuellement modifie sur sitepar expulsion ou rintroduction de gaz.


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Cette pression de prgonflage correspond la hauteur deau froide qui sera au dessusdu vase lorsquil sera raccord linstallation de chauffage. En fin de remplissage eneau de linstallation, le vase tant raccord, il reste pour lessentiel rempli par sa pochede gaz. Un peu deau a dj pu y rentrer lors du gonflage de linstallation, gonflageutile pour permettre le dgazage aux points hauts.

Lorsque la temprature de l'eau de l'installation augmente, elle se dilate et occupe doncun volume plus important. Comme le volume interne du circuit ne varie pas, le volumed'eau supplmentaire ne trouve se loger que dans le vase d'expansion, enrepoussant la membrane et en comprimant le gaz. La pression du gaz augmente enmme temps que celle de leau qui le repousse. Cette monte en pression se rpercutedans toute linstallation de chauffage. Elle est de lordre de 1 2 bar.

Lorsque l'eau de l'installation se refroidit, elle se rtracte. Mais comme le volume internedu circuit est fixe, il faut que le volume deau qui "disparat" soit remplacinstantanment pour viter que l'installation ne se mette "sous vide".

Au cours de cette phase, le volume d'eau dans le vase diminue, tandis que le volumede la poche de gaz augmente (le gaz repousse la membrane et se dtend) et lapression chute.

Il est dusage de surdimensionner les vases dexpansion. Ceci permet de disposer enpermanence dune rserve deau dans le vase pour compenser les invitablespetites fuites des circuits de chauffage importants.

Domaine duti lisation des vases d expansion ferms :Ce systme est le plus couramment utilis sur les petites et moyennes installations car il est :


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simple ;

facile dimensionner ;

fiable.

Rgles d installation des vases dexpansion ferms : Il est dusage de les raccorder au retour deau la chaudire ou au tuyau de

remplissage en eau froide (en aval du dispositif anti-retour).

Il est utile de placer une vanne de sectionnement entre le vase et son raccordement linstallation afin de faciliter son changement, mais on en dmontera le volant demanuvre pour diminuer le risque de sectionnement

Linstallation dune soupape de scurit sur le dpart de la chaudire est obligatoire encomplment dun vase dexpansion ferm.

On peut installer une batterie de petits vases dexpansion la place dun vaseunique plus gros.

Consquence dun mauvais prgonflage du vase :

Si le vase nest pas suffisamment pr-gonfl, leau pntre froid dans le vase et laplace disponible pour lexpansion est insuffisante.

Si le vase est trop pr-gonfl, lors de la dilatation, la poche de gaz dj trop gonflemontera rapidement en pression.

Dimensionnement des vases dexpansion ferms pression variable :

Lorsque le vase se trouve proximit de la soupape de scurit de linstallation :

0pp

dV1p

tVt

t

=

avec : Vt: volume total du vase (gnralement exprim en [litre]).

p0: pression de prgonflage du vase (pression relative)


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s mt

retour

r

d

p

Le systme permet le remplissage en eau des installations et assure la disconnection entrele rseau de chauffage et le rseau de ville. Inconvnient, la bche lair libre est sourcedentre doxygne.

Il existe des GMP quips de bche lair libre mais dans lesquelles, une membranespare leau de latmosphre. La membrane monte et descend durant les phasesdexpansion rtractation. Le systme nassure alors plus lui seul la disconnection delinstallation de chauffage.

Principe de fonctionnement des groupes de maintien de pression :

En phase dexpansion, la pression deau de linstallation augmente. Le dverseursouvre et permet au volume deau dilat de retourner dans la bche.

En phase de rtraction, la pression deau de linstallation diminue. Le pressostat depilotage de la pompe dtecte le manque de pression et remet la pompe en marche.Leau est rintroduite dans linstallation, jusqu obtenir la pression requise.

Ce systme se rencontre sur les installations moyennes et grosses.

Des rglages de pression sont ncessaires pour assurer un bon fonctionnement despompes pour lesquelles un diffrentiel de 0,5 1 [bar] est souhaitable entre pressionsdenclenchement et de dclenchement.


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TESTS

Dfinitions

Le chauffage dun logement par convecteurs lectriques est de type : chauffage central individuel N

chauffage individuel pice par pice O

chauffage individuel collectif N

chauffage central collectif N

Le chauffage dun logement constitu dune chaudire dans la cuisine alimentant lesradiateurs des diffrentes pices est de type :

chauffage individuel pice par pice N chauffage individuel collectif N

chauffage central individuel O

chauffage central collectif N

Le chauffage dun logement constitu dune chaudire pour limmeuble, alimentant tous lesradiateurs de limmeuble est de type :

chauffage central individuel N

chauffage central collectif O

chauffage individuel pice par pice N

chauffage individuel collectif N

Les distributions collectives de type "parapluie"


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Cette distribution de chauffage est de type :

Monotube N

Chandelle N

Parapluie O

C.I.C. N

Ce type de distribution :

Limite le nombre de colonne N

Permet le comptage des consommations de chaque logement N

Complique les problmes de dgazage N

Correspond aux anciennes installations de type thermosiphon O


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Les distributions collectives de type "chandelles"


Chandelle O

Monotube N

Parapluie N

C.I.C. N

En haut de chaque colonne de cette distribution est install :

1 anti coup de blier N

1 manomtre N

1 vase dexpansion N

1 purgeur O


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Les distributions de type horizontale par logement

Cette distribution comporte une colonne et lalimentation horizontale de 4 logements (seuleles radiateurs de 2 logements sont reprsents.

Ce type de distribution :

Permet le comptage des consommations de chaque logement O

Correspond aux anciennes installations de type thermosiphon N

Complique les problmes de dgazage N

Elimine les besoins dquilibrage N

Cette distribution comporte une colonne et lalimentation horizontale de 4 logements (seuleles radiateurs de 2 logements sont reprsents.

Pour isoler le circuit de chauffage dun logement il faut : Arrter la chaudire N

Arrter la pompe N


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Isoler la colonne N

Isoler le robinet dtage N

IV.5 Les distributions de type "Chauffage Individuel Centralis" (CIC)


C.I.C. O

Monotube N

Chandelle N Parapluie N

Cette distribution comporte une colonne et lalimentation horizontale de 4 logements (seuleles radiateurs de 2 logements sont reprsents.La distribution reprsente :


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Limite le nombre de pompe ncessaire N

Facilite le dgazage N

Permet la rgulation spare de chaque logement O

Elimine les besoins dquilibrage N

Dans cette distribution, la rgulation de chaque circuit encadr peut tre effectue :

Par action progressive sur une vanne 3 voies N

Par action tout ou rien sur le brleur de la chaudire N

Par action tout ou rien sur un circulateur O

Par action progressive sur un robinet thermostatique N

IV.6 Combinaisons de diffrents modes de raccordement

La distribution reprsente est de type :

Chandelle avec une distribution horizontale de type Tichelmann O

Chandelle avec un raccordement Tichelmann lintrieur des colonnes N

Parapluie avec une distribution horizontale de type Tichelmann N


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Chandelle avec une distribution horizontale de type monotube N

La distribution reprsente comporte :

2 colonnes bitubes, 1 ligne bitube N

1 colonne bitube, 2 lignes monotubes O

1 colonne bitube, 2 lignes bitubes N

2 colonnes bitubes, 1 ligne monotube N

Exercice n 1 : Quel est le dbit vhiculer pour distribuer 500 [kW] sous forme deauchaude 90/70 [C] ?

Exercice n 2 : Quel est le dbit vhiculer pour distribuer 500 [kW] sous forme deauchaude 50/40 [C] ?

Exercice n 3 : Quel est le dbit vhiculer pour distribuer 1500 [W] sous forme deauchaude 80/60 [C] ?

Exercice n 4 : Dans un circuit de climatisation, quel est le dbit vhiculer pour distribuer

500 [kW] sous forme deau glace 6/12 [C] ?


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Documents

M17 Techniques de Chauffage-FGT-TSGC.897