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Christophe Delmotte, irLaboratoire Qualité de l’Air et Ventilation
CSTC - Centre Scientifique et Technique de la Construction
Systèmes de surfaces chauffanteset rafraîchissantes
hydrauliques encastrées
NBN EN 1264-1 à 5(2008-2011)
222/11/2012
Domaine d'application
Norme applicable aux systèmes hydrauliques de chauffage et rafraîchissement Intégrés aux cloisons des pièces à chauffer ou à
rafraîchir Installés dans des habitations, bureaux et autres
constructions dont l'usage correspond ou est similaire à celui des bâtiments d'habitation
Applicable aussi aux systèmes utilisant d'autres fluides caloporteurs que l'eau
2
NBN EN 1264
Partie 1: Définitions et symboles
Partie 2 : Chauffage par le sol : Méthodes de démonstration pour la détermination de l'émission thermique utilisant des méthodes par le calcul et à l'aide de méthodes d’essai
Partie 3 : Dimensionnement
Partie 4 : Installation
Partie 5 : Surfaces de refroidissement et de chauffage intégrés dans les sols, aux plafonds et aux murs – Détermination de la puissance thermique
322/11/2012
DéfinitionsNBN EN 1264-1
422/11/2012
3
Système de chauffage et rafraîchissement intégré
Système de chauffage ou de rafraîchissement intégré dans les cloisons d'une pièce, comprenant des circuits de tubes, des circuits de
distribution et un équipement de régulation
Par souci de simplicité on parlera uniquement du chauffage dans la suite de l’exposé
522/11/2012
Système de chauffagepar le sol, les murs et le plafond
Système dans lequel des tubes transportant de l'eau, avec ou sans additif, comme fluide caloporteur pour le chauffage sont encastrés dans le sol, les murs ou le plafond
622/11/2012
4
Systèmes de type A
722/11/2012
Systèmes de type C
822/11/2012
5
Systèmes de type B
922/11/2012
Systèmes de type D
Systèmes à plaques présentant des sections creuses se comportant comme des canaux hydrauliques
1022/11/2012
6
Installation des systèmes de planchers chauffants
NBN EN 1264-4
1122/11/2012
Conditions préalables sur la structure
La mise en œuvre d’un système de chauffage par le sol à eau chaude doit intervenir quand le bâtiment est hors d’eau et muni de ses
portes et fenêtres après l’installation de toutes les autres
canalisations, électriques et sanitaires sur la dalle
1222/11/2012
7
Plancher porteur
Toutes les canalisations ou conduits doivent être fixés et enrobés pour constituer un support sur lequel l'isolation thermique et/ou l'isolation acoustique est mise en place avant pose des serpentins chauffants.
1322/11/2012
Sous-couche isolante
1422/11/2012
8
Sous-couche isolante
Lors de la mise en place de la sous-couche isolante, les panneaux doivent être placés bout à bout et
maintenus jointifs. La superposition de plusieurs couches se fera de
manière à décaler une couche par rapport à l’autre évitant ainsi la superposition des joints
1522/11/2012
Bande isolante périphérique
Avant la réalisation de la dalle, une bande isolante périphérique (joint de bordure) doit être fermement fixée le long des murs et autres parties de bâtiments pénétrant dans la dalle comme par exemple
les huisseries, piliers et colonnes montantes
1622/11/2012
9
Bande isolante périphérique
La bande isolante doit aller du support jusqu’à la hauteur de sol fini et permettre un mouvement de la dalle d’au moins 5 mm
Dans le cas de plusieurs couches isolantes, la bande isolante peut être placée avant application de la sous-couche isolante supérieure
La partie haute de la bande périphérique qui dépasse au dessus du niveau du sol fini ne doit pas être coupée avant la pose du revêtement de sol et, dans le cas de revêtement de sol textile et plastique, le durcissement de la colle
1722/11/2012
Couche de protection
Avant la réalisation de la dalle, la sous-couche isolante doit être recouverte d’une
couche de protection composée d’un film polyéthylène d’une épaisseur d’au moins 0,15 mm,
avec un chevauchement d’au moins 80 mm, ou de tout autre moyen assurant une fonction équivalente
la couche de protection doit remonter au-dessus de la bande isolante périphérique si cette dernière n’incorpore pas cette fonction de protection
1822/11/2012
10
Joints
Pour les dalles chauffantes destinées à recevoir un revêtement de pierre ou de carrelage, Les surfaces entre joints ne doivent pas dépasser
40 m² avec un maximum de 8 m pour la plus grande longueur.
Dans le cas de pièces rectangulaires, les surfaces peuvent dépasser ces dimensions mais avec un rapport maximum de 2 sur 1 sur la longueur.
Les zones irrégulières doivent être munies de joints afin d’obtenir uniquement des zones rectangulaires présentant les dimensions indiquées ci-dessus.
1922/11/2012
Joints
Il convient que les joints partent des angles, par exemple de piliers et les cheminées, c'est à dire des endroits où ont lieu des
élargissements ou des rétrécissements de la dalle.
Des joints de dilatations ou de fractionnement doivent être placés au niveau des passages de portes et dans les couloirs.
2022/11/2012
11
Joints
Un plan spécifiant l'emplacement des joints doit être fournià l’entreprise de chauffage comme élément du cahierdes charges.
2122/11/2012
Joints
Dans le cas de dalles chauffantes de type A et C les joints de dilatation et les bandes périphériques
peuvent être traversés uniquement par des tubes de raccordement (tubes aller et retour du circuit) et sur un seul niveau
les tubes de raccordement doivent être protégés par un manchon isolant souple d’environ 0,3 mde longueur
2222/11/2012
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Canalisations en plastique
Matériaux acceptables PE-X, PB, PP, PVC-C, PE-RT, PE-MDX Systèmes de canalisations multicouches
Conditions requises : conditions de service : Classe 4
conformément à l’ISO 10508 ; pression de service : ≥ 4 bar ; Durée de vie = 50 ans.
Il est recommandé d’utiliser destubes avec barrière anti-oxygène
2322/11/2012
Distributeurs - collecteurs
Le distributeur-collecteur des circuits de plancher chauffant doit être placé de telle manière à obtenir des longueurs de distributions les plus courtes possibles
2422/11/2012
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Vannes d'arrêt et dispositifs d'équilibrage
Chaque circuit doit comporter deux vannes d'arrêt et un organe d'équilibrage Les fonctions d’équilibrage et d’arrêt doivent être
indépendantes
Afin de permettre le contrôle automatique ou manuel de la température, un circuit au moins doit être installé par pièce
2522/11/2012
Sécurité
En mode chauffage, un dispositif de sécurité, indépendant du système de régulation, fonctionnant même en l'absence de courant, doit couper impérativement la fourniture de
chaleur dans le circuit du plancher chauffant de telle sorte que la température autour des éléments chauffants ne dépasse jamais 55 °C dans le cas de dalles de ciment ou de sulfate de calcium
2622/11/2012
14
Zone de garde
Les tubes sont placés à plus de : 50 mm des structures verticales ; 200 mm des conduits de fumées et des foyers à
feu ouvert, trémies ouvertes ou maçonnées, cages d'ascenseur.
2722/11/2012
Rayon de courbure & Assemblages
Utiliser uniquement un rayon de courbure égal au rayon de courbure des tubes recommandés par le fournisseur du système.
Tous les assemblages intégrés dans la dalle d'enrobage du plancher chauffant doivent être reportés sur les plans des ouvrages.
2822/11/2012
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Fixation des tubes
Les tubes et leurs systèmes d’attache doivent être fixés de manière à ce qu’ils conservent leur position verticale et horizontale prévue
Le fabricant doit spécifier la distance maximale autorisée entre les fixations
L'expérience a montré que des systèmes avec attaches individuelles nécessitent un espacement d'environ 50 cm
2922/11/2012
Essai d’étanchéité
Avant coulage de la dalle d'enrobage, l'étanchéité des circuits de chauffage doit être vérifiée par une pression d'épreuve La pression d’épreuve doit
être au minimum de4 bar et au maximum de 6 bar pour les systèmes standards
L’absence de fuite et la pression d’essai doivent être spécifiées dans un rapport d’essai
3022/11/2012
16
Mise en chauffe initiale
Cette opération est réalisée 21 jours après le coulage d’une dalle béton 7 jours après le coulage d’une chape à base de
sulfate de calcium 1 jour après le coulage d’une dalle d’asphalte.
3122/11/2012
Mise en chauffe initiale
La première mise en chauffe commence avec un fluide à une température
comprise entre 20 °C et 25 °C doit être maintenue pendant au moins trois jours.
Ensuite, la température maximale de service doit être maintenue pendant au moins 4 jours
supplémentaires
La procédure de mise en chauffedoit faire l'objet d'un rapport
3222/11/2012
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Installation des systèmes de surfaces chauffantes hydrauliques intégréesaux plafonds et aux murs
NBN EN 1264-4
3322/11/2012
Conditions spécifiques
Les spécifications relatives aux systèmes de planchers chauffants peuvent s'appliquer Les paragraphes spécifiques contiennent
uniquement des exigences supplémentairesou modifiées lorsque nécessaire
3422/11/2012
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Conditions préalables sur la structure
Les systèmes chauffants peuvent être mis en œuvre sur ou dans les murs ou les plafonds réalisés dans des
matériaux légers de maçonnerie, béton ou préfabriqués.
3522/11/2012
Exigences
les murs ou les plafonds doivent être structurellement capables de supporter le système,
tous les câbles électriques, les conduits ou les tubes de distribution doivent être installés et soumis à essais avant la mise en service du système chauffant
si les murs ou les plafonds comportent des joints de construction, les mesures appropriées doivent être identifiées et mises en œuvre avant la mise en service du système chauffant,
dans tous les cas, les fenêtres et les portes extérieures doivent être installées avant la poursuite des travaux
3622/11/2012
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Isolation thermique
L'isolation peut être divisée en plusieurs couches Par exemple, une couche directement derrière le
système et une couche en isolation extérieure du mur
3722/11/2012
Température maximalede l’eau de chauffage
Températures recommandées plâtre à base de gypse ou de chaux : 50 °C plâtre en mortier de terre crue : 50 °C plâtre à base de ciment et de chaux : 70 °C élément préfabriqué en plâtre dur : 50 °C
3822/11/2012
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Chauffage par le solDétermination des courbes caractéristiques et des courbes limites
NBN EN 1264-2
3922/11/2012
Comme pour les radiateurs…
Les fabricants de systèmes dechauffage par le sol doiventfournir les courbes d’émissioncalorifique de leurs produits Courbes caractéristiques Courbes limites
Selon la norme NBN EN 1264-2 Par calcul (types A, B, C et D) Par essai (autres types)
4022/11/2012
21
Courbe caractéristique de base
Relation entre l’émission surfaciqueet la différence de température entre la surface et l’ambiance indépendante du
système de chauffage applicable à toutes les
surfaces chauffantes
4122/11/2012
Calcul de l’émission surfacique
L’émission surfacique q (W/m²) est proportionnelle à la différence H (K)entre la température (moyenne) du fluide chauffant et celle de la pièce
V Température de départ de l’eau R Température de retour de l’eau i Température ambiante KH Coefficient de transmission thermique équivalent n = 1
4222/11/2012
nHHKq iR
iV
RVH
ln
22
Parallèle avec les radiateurs - EN 442
Émission calorifique
L’exposant n quantifie la part convectivede l’émission du corps de chauffe• plus la part convective est grande,
plus n est élevé n est généralement compris entre 1.20 et 1.35
4322/11/2012
nma a
am
2
1
21
ln
Formule simplifiée
Une formule simplifiée pourra être utilisée, sous certaines conditions, lors du dimensionnement
4422/11/2012
iRV
H
2
23
Coefficient de transmissionthermique équivalent KH
Dépend de différents paramètres type de système (A, B, C ou D) résistance thermique R,B du revêtement de sol couche située au-dessus du tube
• épaisseur et conductivité thermique tube
• diamètre extérieur et conductivité thermique pas du tube (entraxe) diffuseurs de chaleur contact entre les tubes et les diffuseurs de
chaleur ou la dalle Formules de calcul dans la norme NBN EN 1264-2
4522/11/2012
Courbes caractéristiques
Pour chaque système il convient de fournir les courbes caractéristiques Pour chaque pas T Pour chaque épaisseur
sU au-dessus du tube Pour 4 résistances
thermiques R,B du revêtement de sol• 0 – 0.05 – 0.10 – 0.15
m².K/W
4622/11/2012
24
Courbes caractéristiquesexemple pour un pas et une épaisseur donnée
4722/11/2012
arctan KH (R,B = 0.15)
Limites de l’émission surfacique
Différence maximale admissibleentre la température de surfaceet la température ambiante Zone de séjour 9 K Zone périphérique 15 K
4822/11/2012
25
Limites de l’émission surfacique
Valeurs maximales possibles de l’émission surfacique qG,max pour une distribution isotherme de température de surface courbe caractéristique de base
qG,max = 8.92 (29 – 20)1.1 = 1004922/11/2012
Limites de l’émission surfacique
5022/11/2012
26
Limites de l’émission surfacique
En réalité, la température de surface n’est pas parfaitement homogène (isotherme) Les limites de l’émission surfaciques qG
sont un peu plus basses que les valeurs maximales possibles qG,max
Formules de calcul dans la norme NBN EN 1264-2
5122/11/2012
Limites de l’émission surfacique
5222/11/2012
27
Valeurs normalisées
5322/11/2012
Émission surfacique normalisée qN
Différence de température normalisée entre le fluide chauffant et la pièce N
Exemple de courbes
5422/11/2012
28
Exemple de tableau
5522/11/2012
Influence de la résistance thermiquedu revêtement de sol R,B
Pour une même émission surfacique
une résistance thermique plus élevée
nécessite une température d’eau plus élevée
5622/11/2012
29
Influence du pas du tube T
5722/11/2012
Même émission surfaciquePas plus grandTempérature d’eau plus élevée
Pas plus grandÉmission surfacique limite plus faible
Emission surfacique vers le bas
qU émission surfacique vers le bas q émission surfacique du chauffage par le sol RU résistance thermique partielle basse du
plancher chauffant RO résistance thermique partielle haute du
plancher chauffant i température ambiante de la pièce chauffée par
le sol u température ambiante sous la pièce chauffée
par le sol5822/11/2012
uiOU
U qRR
q 1
30
1/ = 0.0926 m².K/W
Ra,ceiling = 0.17 m².K/W R,ins = sins / ins (insulation)
5922/11/2012
U
UBO
sRR
,
1
ceilingaplasterceilinginsU RRRRR ,,,,
6022/11/2012
31
DimensionnementChauffage par le sol
NBN EN 1264-3
6122/11/2012
Calcul de l’émission surfacique
Pour chaque pièce desserviepar le chauffage par le sol QN,f Déperdition calorifique (NBN EN 12831) AF Surface du plancher chauffant qdes Émission surfacique de calcul
6222/11/2012
f
fNdes A
Qq ,
32
Température de départ de l’eau
Déterminée pour la pièce ayant la plushaute valeur d’émission surfacique qdes On ne tient pas compte de la salle de bain qmax = max [qdes]
Compte tenu du système choisiet de l’épaisseur au-dessus du tube Choisir un pas pour lequel qmax qG
Pour le revêtement de sol des piècesde séjour on considère R,B = 0.1• À défaut d’information plus précise
6322/11/2012
Température de départ de l’eau
6422/11/2012
33
Température de départ maximale de l’eau
Différence de température maximaleautorisée entre le départ et la pièce V,des H,G +
Température de départ maximale autorisée V,des H,G + 2.5 + i
Tenir compte des possibilités techniquesdu générateur de chaleur et des limites de sécurité
6522/11/2012
Température de départ maximale de l’eau
6622/11/2012
34
Température de départ minimale de l’eau
La température de départ ne saurait être inférieure à la température moyenne nécessaire
Il faut garder une chute de température minimum entre le départ et le retour V,des H,des + 2.5
6722/11/2012
Température de départ de l’eau
Pour la pièce avec qmax Choix de V,des H,G + 2.5
Température de départ V,des = V,des + i
Chute de température de l’eau de chauffageV,des - H,des = des/2
des = 2 (V,des - H,des)
Vérifier que des / H,des < 0.5• Sinon formules un peu plus complexes
6822/11/2012
35
Température de départ de l’eau
6922/11/2012
Température de départ de l’eau
Pour les autres pièces Température de départ = V,des
Chute de température de l’eau de chauffagej = 2 (V,des – H,j)
Vérifier que j / H,des < 0.5• Sinon formules un peu plus complexes
7022/11/2012
36
Température de départ de l’eau
7122/11/2012
Détermination du débit d’eau
Puissance thermique totale d'unsystème de chauffage par le sol Émission surfacique vers le haut q Émission surfacique vers le bas qU
Débit d’eau [kg/s]
7222/11/2012
w
UF
RVw
UFH c
qqA
c
qqAm
uiOU
U qRR
q 1
37
Détermination du débit d’eau
Débit d’eau [kg/s] cw = 4190 J/(kg.K)
Débit d’eau [kg/h]
7322/11/2012
41904190
UF
RV
UFH
qqAqqAm
164.1164.1
UF
RV
UFH
qqAqqAm
Zone périphérique
Si la valeur qmax ne peut être obtenue avec le système choisi, il est recommandé d’inclure une zone périphérique
• avec une température de surface plus élevée (jusqu'à un maximum de 35 °C)
• située généralement le long des parois externes d'une pièce avec une largeur maximale de 1 m
ou de prévoir des équipements de chauffage supplémentaire
7422/11/2012
38
Exemple
Local 1 20°C 20 m² 1400 W 70 w/m²
7522/11/2012
Exemple
Local 1 20°C 20 m² 1400 W 70 w/m²
T = 200 mm H,des = 22°C H,G = 25°C V,des 25 + 2.5 = 27.5°C V,des 27.5 + 20 = 47.5°C
V,des 22 + 2.5 = 24.5°C V,des 24.5 + 20 = 44.5°C
V,des = 46°C
7622/11/2012
39
Exemple
Local 1 20°C 20 m² 1400 W 70 w/m²
T = 200 mm H,des = 22°C V,des = 46°C V,des = 46 – 20 = 26°C
des = 2 (26 - 22) = 8°C R,des = 45 – 8 = 37°C
7722/11/2012
Exemple
Local 1 20°C 20 m² 1400 W 70 w/m² 140 W (vers le bas)
Débit d’eau [kg/h] = (1400+140)
/ 1.164 (46-38) = 165 kg/h
Longueur du tuyau 20 m² / 0.2 m = 100 m
7822/11/2012
40
Chauffage par le plafond ou les mursNBN EN 1264-5
7922/11/2012
Chauffage par le plafond ou les murs
Les courbes caractéristiques établies pour le chauffage par le sol (NBN EN 1264-2)
doivent être adaptées au chauffage par le plafond ou les murs (NBN EN 1264-5)
8022/11/2012
nHHKq
41
Adaptation des courbes
KH Coefficient de transmission thermique équivalent adapté en fonction de• R résistance de transfert de chaleur
supplémentaire• R,B résistance thermique du revêtement de sol
KH,Floor
• Coefficient KH pour le chauffage par le sol avec R,B = 0
K*H,Floor
• R,B = 0.15
8122/11/2012
Adaptation des courbes
8222/11/2012
42
Adaptation des courbes
8322/11/2012
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
0 5 10 15 20 25 30 35 40
q
H
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
0 5 10 15 20 25 30 35 40
q
H
Chauffage par le sol Chauffage par le plafond
Chauffage par le plafond
Dans les conditions habituelles
Température moyenne maximaledu plafond F,m = 29 °C
Limite de puissance spécifique qG = 59 W/m²
Prise en compte de la position inversée de la structure Résistances de transfert sur les surfaces
• 1/ = 0.154 m².K/W• Ra,ceiling = 0.10 m².K/W
8422/11/2012
43
Chauffage par les murs
Température moyenne maximaledes murs F,m = 40 °C
Limite de puissance spécifique qG = 160 W/m²
Prise en compte de la position inversée de la structure Résistances de transfert sur les surfaces
• 1/ = 0.125 m².K/W• Ra,arrière = 0.13 m².K/W (pièces adjacente)• Ra,arrière = 0.04 m².K/W (extérieur)
8522/11/2012
Guidance TechnologiqueÉco‐Construction et Développement Durable
en Région de Bruxelles‐Capitale
[email protected]\go\gt-batimentdurable
Boulevard Poincaré, 791060 Bruxelles
+32 (0)2 529 81 06 +32 (0)2 653 07 29
Thèmes prioritaires :• Énergie et bâtiments• Rénovation et entretien des murs et façades• Confort acoustique• Accessibilité des bâtiments• Utilisation durable des matériaux• Prospection d’innovations• Technology watch (en coopération avec le SIRRIS)• Mobilité durable (en coopération avec le CRR)
Mission :• Soutiens techniques directs et multidisciplinaires• Information et formation collective• Prospection, diffusion et stimulation à l'innovation
Bénéficiaires :L'ensemble des entreprises bruxelloises du secteur de la construction
En collaboration avec laConfédération de la Construction Bruxelles-Capitale
Subsidiée par la Région de Bruxelles-Capitale via InnovIRIS
