Remarque de sécurité : Il s’agit d’un texte éducatif archivé de 2018. année, et non un projet ou des instructions pour une installation indépendante du système de chauffage. Le calcul, la sélection des équipements, l’installation, les tests et la mise en service doivent être confiés à des concepteurs et des entrepreneurs qualifiés, conformément aux réglementations en vigueur et à la documentation du fabricant.
Les besoins globaux de chauffage du bâtiment sont également affectés par l’enveloppe du bâtiment. Consultez nos fenêtres bois, fenêtres bois-aluminium et services, ou envoyez une demande de devis.
Chauffer un grand appartement et des bâtiments familiaux avec des poêles traditionnels n’est pas le passe-temps hivernal le plus agréable. Chauffer de cette manière est désagréable non seulement parce qu’il crée du travail pour entretenir le poêle, mais aussi parce qu’il faut préparer du combustible, allumer un feu, nettoyer les cendres, et pendant tous ces travaux l’appartement devient plus sale que d’habitude. Outre ces inconvénients, le chauffage avec des poêles ne répond pas aux exigences de l’habitat moderne ni sur le plan esthétique ni en termes d’homogénéité de la répartition de la température. Sur la base de ces faits, il n’est pas surprenant qu’un système de chauffage central soit aujourd’hui utilisé non seulement dans les nouveaux bâtiments en propriété sociale, mais aussi dans les bâtiments familiaux spéciaux.
Schéma de chauffage et principe de fonctionnement
L’appareil de chauffage central (fig. 1) se compose d’un système : chaudière, éléments chauffants et canalisations. Le point culminant de ce système est le vase d’expansion. L’ensemble du système est rempli d’eau. Si nous brûlons dans la chaudière, l’eau se réchauffe et, en raison de sa densité plus faible, elle monte et l’eau chaude est remplacée par de l’eau qui s’est refroidie dans les éléments chauffants (elle a donc une densité plus élevée). L’eau qui coule vers le haut arrive par les tuyaux jusqu’aux éléments chauffants, là, dégageant sa chaleur, elle se refroidit et retourne à la chaudière.
Image 1 — appareil pour le chauffage central.
En conséquence, en raison de la différence de poids spécifique de l’eau froide et chaude dans le système, un flux fermé continu est créé, ce qui permet de fournir une certaine quantité de chaleur aux éléments chauffants.
La force qui permet la circulation de l’eau en raison de la différence de température - en particulier lors du chauffage sur un seul niveau - est très faible et il est donc important de dimensionner les appareils sur la base de calculs minutieux et précis. Dans la pratique, il arrive souvent que les appareils, notamment pour les appartements plus petits et individuels, soient conçus rapidement et sur la base de données d’expérience. Il ne fait aucun doute qu’un système de chauffage central peut parfois être mis en œuvre avec succès de cette manière, mais il est plus fréquent qu’il ne fonctionne pas parfaitement et que les erreurs qui en résultent soient plus difficiles à corriger par la suite.
C’est pourquoi il ne faut pas regretter l’effort déployé pour créer les calculs et les projets nécessaires, car cela sera certainement payant. Nous ne devons pas perdre de vue qu’un système comme celui-ci devrait servir toute une vie.
Calcul de la quantité de chaleur requise
La première tâche lors de la conception consiste à calculer la quantité de chaleur requise pour chauffer les pièces souhaitées. La quantité de chaleur nécessaire au chauffage correspond à ses pertes. Les déperditions thermiques dépendent de la différence entre la température extérieure et la température de la pièce à chauffer, du coefficient de transfert thermique des surfaces qui délimitent la pièce observée, ainsi que de la taille de ces surfaces.
Le calcul doit être effectué séparément pour chaque surface avec des coefficients de transfert thermique différents et avec des différences de températures externes et internes. La somme des résultats partiels ainsi obtenus donnera la quantité totale de chaleur ambiante requise. (Pour ceux qui hésitent à faire des calculs, on note que seuls des calculs de base sont requis pour le calcul).
La quantité de chaleur requise est calculée à l’aide du formulaire :
Q=F * k (tb - tk)
où sont :
Q - quantité de chaleur perdue par la pièce, kcal/heure ;
F - surface (mur, fenêtre, porte, sol, plafond) à travers laquelle passe la chaleur, m2;
k - coefficient de transfert de chaleur pour la surface observée, kcal/m2°C
tb - température ambiante interne souhaitée, °C
tk - température externe de la surface observée, °C
Figure 2 — exemple de calcul de la quantité de chaleur requise.
Exemple d’archive de calcul de pièce
Pour un meilleur aperçu du flux de calcul, nous prendrons un exemple pratique. La tâche consiste à calculer la quantité de chaleur requise pour le bâtiment résidentiel à partir de la photo no. 2. Les données techniques sont : cloisons de séparation en briques poreuses, taille 10 cm, plâtrées des deux côtés, épaisseur de paroi principale 38 cm plâtrées des deux côtés, porte simple vitrage, double fenêtre avec cadre en bois. plafond avec poutres en bois des deux côtés recouvertes de planches et au dessus du plafond un grenier fermé, en dessous du sol se trouve de la terre. Température extérieure minimale prévue - 20°C. Passage de la chaleur à travers la fenêtre extérieure :
Surface : F =1,5 x 2 = 3 m2
Coefficient de transfert thermique : k = 3,5
Différence de température : tb = +20°C, tk = - 20°C, tb - tk = 20 - (-20) = 40°C
Q=3 x 3,5 x 40 = 420 kcal/heure
Passage de la chaleur à travers la paroi principale extérieure :
Zone : F = 3 h 4 - zone de fenêtre = 12 - 3 = 9 m2
Q = 9 h 1,3 x 40 = 468 kcal/heure
Passage de la chaleur par la porte vers le hall :
Surface : F = 0,9 x 2 = 1,8 m2
k = 3
Différence de température : tb = 20°C ; tk =16°C, tb - tk = 20 - 16 = 4°C
Q =1,8 h 3 h 4 = 21,6 kcal/heure
Passage de la chaleur à travers le mur vers le hall :
Zone : F = 3 x 3,5 - zone de porte = 10,5 - 1,8 = 8,7m2
k = 1,6
Différence de température : tb - tk = 40°C
Q = 8,7 x 1,6 x 4 = 55,7 kcal/heure
Passage de la chaleur à travers le mur vers les WC :
Surface : F = 1,5 x 3 = 4,5m2
k = 1,6
Différence de température : tb - tk = 2°C
Q = 4,5 h 1,6 h 2 = 14,2 kcal/heure
Passage de la chaleur à travers le mur vers la salle de bain :
Surface : F = 1,9 x 3 = 5,7m2
k = 1,6
Différence de température : tb - tk = 20 - (+24) = -4°C
Dans ce cas, la chaleur passe de la salle de bain aux pièces, c’est-à-dire qu’il ne s’agit pas d’une perte de chaleur, mais d’un gain, et donc cette valeur doit être soustraite de la chaleur totale requise.
Q = 5,7 h 1,6 x (-4) = -36,5
lil n’y a pas de différence de température entre les pièces individuelles, il n’y a donc pas de transfert de chaleur et il n’y a donc pas besoin de calculer.
Passage de la chaleur à travers le plafond :
Surface : F = 3,5 x 4 =15 m2
k = 1,5
Différence de température : tb - tk = 20 - (-12) = 32°C
Q =15 h 1,5 x 32 = 720 kcaI/heure
Passage de la chaleur à travers le sol :
Surface : F = 15m2
k = 1,5
Différence de température : tb – tk = 20 - (-2) = 22°C
Q = 15 x 1,5 x 22 = 495 kcal/heure
Chaleur totale requise :
420
468
21,6
55,7
14,2
720
495
-–––––
2194,5 kcal/heure
La valeur ainsi obtenue doit être augmentée des tolérances telles que la tolérance pour les côtés du monde, la tolérance pour le vent et la tolérance pour l’interruption du chauffage.
Accessoires éoliens :
Zones normales : avec un mur extérieur avec ouverture :
10% avec plusieurs parois extérieures avec ouvertures : 15%
Zones venteuses : avec un mur extérieur avec ouverture :
20%, avec plusieurs parois extérieures avec ouvertures : 25%.
Accessoire d’interruption de chaleur :
Interruption prévue du chauffage de 8 à 12 heures par jour : 15%.
Interruption prévue du chauffage de 12 à 16 heures par jour : 25%.
Ajout des côtés du monde
Orientation nord-ouest : 5%.
Orientation Nord : 10%.
La pièce de l’exemple est située dans une zone avec des vents normaux, elle est orientée vers le nord et donc la valeur obtenue doit être ajoutée deux fois 10%, soit le total 20%.
Nous ne compterons pas l’indemnité d’interruption de chauffage, car elle est moins continue.
2194,5
+438,9 (20%)
-———————
2633,4
De cette valeur, il faut déduire la quantité de chaleur reçue du mur vers la salle de bain :
2633,4
- 36,5
-————
2596,9
En conséquence, la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer la pièce est Q = 2597 kcal/heure
Conception du système
Tout d’abord, lors de la conception, vous devez dessiner la base des côtés dans l’échelle 1:100. ou si possible 1:50. Les éléments chauffants doivent être placés sous la fenêtre, et dans les pièces dépourvues de fenêtres, à côté de la porte donnant sur l’espace libre, ou vers des pièces plus fraîches. En raison de la conduite éventuellement plus longue, cette disposition est un peu plus coûteuse que la disposition des corps de chauffage le long des parois intérieures, mais les avantages, le débit d’air et, en relation avec cela, la disposition de la température, sont beaucoup plus importants. (fig. 3)
Figure 3 — flux d’air autour du corps de chauffe.
Choix des éléments chauffants
Après la conception, suivent le choix du type d’éléments chauffants et la détermination des surfaces chauffantes requises. Pour le chauffage de l’eau chaude, les éléments chauffants les plus adaptés sont les radiateurs en acier. De nombreuses personnes hésitent à utiliser ces radiateurs, prétendument parce qu’ils sont endommagés par l’eau et fuient rapidement. Cependant, cela ne se produit que lorsque l’eau est évacuée souvent et de manière injustifiée du système, ou lorsque le radiateur reste longtemps sans eau après la vidange de l’eau. Dans des conditions normales d’utilisation, la durée de vie des radiateurs en acier est à peu près la même que celle des radiateurs en fonte. Les radiateurs en fonte ne sont pas les plus adaptés au chauffage de l’eau chaude, en premier lieu, car ils sont très chers et aussi parce qu’ils ont un poids mort important. En termes de performances thermiques, les deux types de radiateurs sont identiques.
Les radiateurs en aluminium font partie des corps de chauffe les plus modernes (Alutherm, Radal). Les caractéristiques thermiques de ces radiateurs sont très favorables, leur propre poids est faible, ils ont un aspect extérieur très beau et moderne. Leur raccordement se fait avec des brides filetées. Lors du raccordement du radiateur, afin de ne pas créer d’élément galvanique et, à cet égard, de corrosion, les têtes et les tiges des vis doivent être isolées avec un isolant électrique.
Raccordement des articles de radiateur
Les radiateurs en acier larges ne doivent être utilisés que si l’utilisation de radiateurs normaux (à partir de 150 mm) entraînerait un radiateur très long. Les radiateurs en acier sont disponibles dans le commerce avec des articles 5 - 10 -15 - 20 soudés ensemble. Si plus de 20 articles sont requis pour un radiateur, alors ga
peut être complété par un ensemble d’éléments 5 ou éventuellement d’éléments 10 en utilisant des vis de radiateur intermédiaires 5/4“ avec filetage à gauche et à droite et du mastic klingerite ou centaure. Il est recommandé de lubrifier les vis avec de la graisse résistante à l’eau avec un point d’ébullition supérieur à 100°C, ou huile graphite. Une clé spéciale est nécessaire pour le montage des éléments
Les radiateurs en fonte ainsi que les radiateurs en acier de construction ancienne sont assemblés par éléments et fixés avec des vis intermédiaires. Si nous achetons des radiateurs d’occasion, ils doivent être soigneusement inspectés et vérifiés avant l’installation, en particulier les composants des éléments individuels. Il est préférable de vérifier l’état de la tôle avec un objet pointu (par exemple un grattoir à trois tranchants), car la tôle affaiblie sera perforée à cause de la pression, nous nous épargnerons ainsi d’autres désagréments.
Test de pression
Les radiateurs que nous avons assemblés nous-mêmes, ou les radiateurs d’occasion, doivent être testés avant l’installation. Le test sera effectué de la manière la plus simple si nous fermons une extrémité du radiateur avec des bouchons et le plaçons sur ces bouchons. Ensuite, nous remplissons complètement le radiateur d’eau et fermons l’une des ouvertures restantes avec un capuchon fileté, et plaçons un tuyau en caoutchouc avec un raccord de tuyau sur l’autre ouverture. Connectez l’autre extrémité du tuyau en caoutchouc au réseau d’alimentation en eau. Si, en raison de la pression du réseau d’alimentation en eau, après 5 -10 mminutes, nous ne remarquons pas que le radiateur fuit, nous pouvons l’installer. Lorsqu’il n’y a pas de réseau d’eau, la pression requise de 2-3 à peut être produite avec une pompe manuelle.
Les radiateurs peuvent être placés sur des pieds ou sur des consoles fixées au mur. La solution avec consoles est meilleure, car elle n’empêche pas le nettoyage sous le radiateur, et elle a également un meilleur aspect esthétique. Pour fixer la console, un trou d’une profondeur de 10 - 12cm doit être percé dans le mur afin que les côtés de l’ouverture soient parallèles ou que l’ouverture s’étende vers le mur. Au moins deux rangées de briques intactes doivent rester au-dessus de l’ouverture. Un radiateur composé d’éléments 20 en nécessite deux, et pour un radiateur plus long, trois consoles.
Source de chaleur
La surface de chauffage requise de la chaudière est déterminée en fonction de la chaleur totale requise du bâtiment (appartement). Nous obtiendrons cette taille en ajoutant les quantités de chaleur requises pour les pièces individuelles. Dans le cas de chaudières plus petites, alimentées au coke ou au charbon de meilleure qualité, cela peut pratiquement être calculé avec 10.000 kcal/heure pour 1 m2 surface de chauffe. Par conséquent, si nous divisons la quantité totale de chaleur requise par 10.000, nous obtiendrons approximativement la surface de chauffage requise de la chaudière. Il est cependant recommandé de prendre une chaudière avec un rendement légèrement supérieur à celui calculé.
Le type de chaudière est principalement déterminé par le type de combustible. Pour le coke, les petites chaudières en fonte sont les mieux adaptées. Les chaudières en acier et en construction soudée sont plus adaptées à la combustion de différents combustibles.
Les petites chaudières ont généralement une surface de chauffe de 1,5 m2 (15.000 kcal/heure), 2,14 m2 (22.000 kcal/heure) et 3.16 m2 (32.000 kcal/heure). Pour un bâtiment familial, donné à titre d’exemple sur la photo n°4 , un 17.000 kcal/heure de chaleur totale arrondi est nécessaire. Nous avons choisi le coke comme carburant. Selon toutes les données fournies, une chaudière avec une surface chauffante de 2,14 m2.
Figure 4 — chaleur requise pour un bâtiment familial.