guide dimensionnement radiateur

Guide de dimensionnement des radiateurs eau chaudepour accompagner les professionnels de la filire

Le systme eau chaude : polyvalent, volutif et multi-nergies

Le systme de chauffage bas sur la boucle eau chaude fait circuler de leauchauffe de 30C 60C distribue vers des metteurs de chaleur (radiateurs ouplanchers chauffants) qui diffusent la chaleur de leau dans les pices. Le chauffagede leau est assur par un gnrateur qui peut tre une chaudire, des panneauxsolaires, une pompe chaleur, une cognration, etc. Lensemble est pilot par unergulation centralise, de prfrence programmable. Ce systme peut galementassurer la production deau chaude sanitaire tout au long de lanne.

> Le chauffage eau chaude est le systme le mieux adapt la mise en place desystmes durables la fois multi-nergies, substituables et rservant une partcroissante la chaleur dorigine renouvelable. Il est donc indispensable de lesmaintenir dans le btiment existant et de les dvelopper dans le btiment neuf.

> Chauffage multi-nergies et substituable, ce systme est, par nature, le plus mme daccompagner la transition nergtique en changeant dnergie sanschanger dquipement. Il permet dquilibrer le mix nergtique, en y favorisantlintgration des nergies renouvelables.

> Cest galement un systme qui permet dutiliser des matriels innovantsconomes en nergie ; chaudire basse temprature ou condensation ; pompe chaleur, raccordement aux rseaux de chaleur ou co-gnration. Les rductionsdmissions de CO2 sont directement proportionnelles aux conomies dnergie.Lintgration dun capteur solaire dans le systme de la boucle eau chaudepermet dobtenir 30% de rduction de CO2, alors que lutilisation dune pompe chaleur rduit de 50% les missions de CO2 par rapport une chaudire standard.

Gothermie

Solaire

Bois - Biomasse

Agrocombustibles

Biocombustibles

Les nergies renouvelables

Basse temprature

Condensation

Pompe chaleur

Cognration

Les matriels innovants conomes

Micro-cognrationPile combustibleHydrogne

et demain...

25 30%

30 40%

> 50%

35 40%

GainCO2/nergie

Le systme eau chaude, support du chauffage durable

Introduction....................................................................................................................................................................................................................................................2

1. Domaine dapplication ........................................................................................................................................................................................................3

2. Description des installations de chauffage.......................................................................................................................................4

2.1 Le gnrateur ..............................................................................................................................................................................................................................4

2.2 La distribution..............................................................................................................................................................................................................................8

2.3 La rgulation..............................................................................................................................................................................................................................10

3. Les radiateurs.................................................................................................................................................................................................................................12

3.1 Les caractristiques ..........................................................................................................................................................................................................12

3.2 Les diffrents types...........................................................................................................................................................................................................13

3.3 Exemple de variation .....................................................................................................................................................................................................19

4. valuation de linstallation existante......................................................................................................................................................20

4.1 Prsentation gnrale de loutil pour les installations bitube...................................................................................20

4.2 Prsentation gnrale de loutil pour les installations monotube.......................................................................28

5. Conseils et prconisations pour la nouvelle installation........................................................................................34

5.1 Dimensionnement des radiateurs sans changement de gnrateur de chauffage.......................34

5.2 Dimensionnement des radiateurs avec changement de gnrateur de chauffage ......................35

5.3 Cration dune installation eau chaude dans un btiment existant.............................................................43

Annexes

Tableau prsentant les principaux critres influenant

la puissance mise des radiateurs........................................................................................................................................................................44

Rendements des chaudires gaz, fioul et bois...............................................................................................................................46

Performances des gnrateurs pour le calcul

des consommations annuelles normalises de chauffage ...........................................................................................47

Bibliographie............................................................................................................................................................................................................................................48

sommaire

introduction

Le Grenelle de lEnvironnement et certaines directives europennes*, portant sur la performance nerg-tique des btiments et sur lco-conception des produits consommateurs dnergie, sinscrivent dans uneapproche ambitieuse et contraignante dconomie dnergie et de protection de lenvironnement. Dans cecontexte, la France sest fixe lobjectif de rduire ses missions de CO2 dau moins 38% dici 2020.

La rnovation nergtique des btiments est donc au cur de la mise en uvre du Grenelle et des direc-tives europennes. Dautres dispositions rglementaires comme lentretien obligatoire des chaudires oudes incitations financires (co-prt taux zro, crdit dimpt) constituent autant daides et de soutienscontribuant latteinte de cet objectif.

Aujourdhui, le niveau moyen de consommation nergtique du parc est de 240 kWhep/m.an. La rgle-mentation thermique 2012 prvoit des exigences dans la construction neuve de 50 kWhep/m.an pour lescinq usages : chauffage, eau chaude sanitaire (ECS), climatisation, clairage et consommation des auxiliaires.De mme, deux labels de performance nergtique ont t mis en place pour la rnovation : le label HPErnovation 150 kWhep/m.an et le label BBC rnovation 80 kWhep/m.an.

Dans cette perspective, un logement quip dune boucle eau chaude bnficie dun large ventail desolutions permettant damliorer son efficacit nergtique. En effet, lentretien ou le remplacement dugnrateur de chaleur, lintgration des nergies renouvelables, le remplacement des metteurs et lamodernisation de la rgulation permettent, associs une isolation des combles, murs, plancher et vitrages,les rductions de consommation dnergie les plus significatives.

Afin doptimiser ces performances, il est essentiel, lors de la rnovation du systme de chauffage et de pro-duction deau chaude sanitaire, de sassurer que lensemble de linstallation envisage est en adquationavec le niveau de dperditions thermiques du btiment.

Pour dfinir les tapes dun dimensionnement russi des radiateurs, ce Guide a t labor avec lappuitechnique du CETIAT, le Centre technique des industries arauliques et thermiques, et le rseau dexpertsdes membres dEnergies et Avenir. Des outils informatiques professionnels peuvent le complter, car le bondimensionnement des radiateurs dpend dun diagnostic complet du bti et de linstallation.

Par consquent, lobjectif du Guide est de donner aux professionnels des rgles simples leur permettanttout dabord, de vrifier et de mettre en adquation le cas chant le dimensionnement des radiateurs, letype de gnrateur et les besoins de chauffage des locaux. De dimensionner les radiateurs lors de leur rem-placement, de choisir une rgulation adapte au systme de chauffage et de sassurer du bon quilibragede linstallation.

Dans la continuit de son Guide sur lentretien annuel des chaudires, Energies et Avenir dite aujourdhuice Guide sur le dimensionnement des radiateurs afin de fournir aux professionnels un clairage pertinent etmthodique. Cette notion tait connue et mise en pratique sans quune mthode pas pas soit vraimentdfinie. Ce Guide rpond cette attente. Car matriser et amliorer le savoir-faire de notre filire est unefaon de sassurer de la pertinence et de lavenir du systme de la boucle eau chaude tout en rpondantaux dfis de demain.

*Directive 2010/31/UE portant sur la performance nergtique des btiments et directive 2005/32/CE sur lco-conception desproduits consommateurs dnergie.

2

domaine dapplication

Le prsent Guide traite du dimensionnement des radiateurs lors de rnovations des locaux dhabitation,individuels et collectifs avec un chauffage individuel, dans les cas suivants :

> Travaux damlioration thermique de lhabitat et/ou dextension de locaux ;

> Premier quipement avec une boucle eau chaude ;

> Remplacement du gnrateur par une chaudire basse temprature ou condensation ou bien encorepar une pompe chaleur (PAC) ou un systme solaire combin (SSC) ;

> Remplacement des radiateurs pour cause de vtust.

Il concerne les installations de chauffage de type monotube et bitube.

3

1

description des diffrentes

4

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

110% T=33C

T=33C

T=40C

T=50C

T=70C

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

T=70C

Ren

dem

ent

sur

PCI (

Pouv

oir

Cal

orifi

que

Inf

rieu

r)

Charge thermique en % de la Puissance Nominale

Rendement charge partielle

Rendement charge nominale

Chaudire davant 1990Chaudire standardChaudire basse tempratureChaudire condensationChaudire condensation moyenne actuelle

A puissance nominale, les chaudires fonctionnent avec un cart de temprature dpart/retour de lordrede 15K.

Figure 1 : Evolution du rendement des 3 catgories de chaudires et dune chaudire ancienne en fonction de la puissance. T reprsente la temprature moyenne de leau.

2

2.1. Le g nrateurCette partie dcrit les diffrents composants dune installation : gnrateur de chaleur, distribution, rgulation,metteurs Y sont abordes les notions de base, les caractristiques de chaque lment et les critres duneperformance optimale, comme lquilibrage, le rendement, le COP (Coefficient de performance), la variationtemporelle, etc. Compte tenu du sujet de ce Guide, le descriptif des radiateurs fait lobjet dun chapitreentirement ddi cet lment (page 12).

2.1.1. Les chaudires Les chaudires gaz et fioul domestique sont classes en 3 catgories selon la directive rendement 92/42/CEen fonction de leur niveau de rendement et de leur niveau de temprature de fonctionnement.

> Chaudire standard ;> Chaudire basse temprature ;> Chaudire condensation.

Afin doptimiser le rendement des chaudires, il convient de privilgier une chaudire basse temprature ou condensation et de la faire fonctionner avec un niveau de temprature de leau aussi faible que po ssible :

de lordre de 40C pour une chaudire basse temprature ; de lordre de 30 35C pour une chaudire condensation.

A noter pour les chaudires condensation : plus la temprature de retour deau la chaudire estfaible, plus la chaleur rcupre par la condensation sera importante et le rendement de lachaudire sera lev.

installations de chauffage

2.1.2. Les pompes chaleur Les pompes chaleur (PAC) raccordes sur le circuit de chauffage peuvent utiliser diffrentes sourcesextrieures de chaleur : lair, une boucle deau de nappe, de leau glycole circulant dans le sol, ou encoreune vaporation directe du fluide frigorigne dans le sol (dtente directe).

Les pompes chaleur sont classes selon quatre niveaux de temprature de sortie deau :

> Basse Temprature : 35C> Moyenne Temprature : 45C> Haute Temprature : 55C> Trs haute Temprature : 65C

La diffrence de temprature entre le dpart et le retour est comprise entre 5 et 10C (10C pour les hautestempratures). La performance dune pompe chaleur est fonction de la source extrieure de chaleur et dela temprature de sortie deau.

Temprature air extrieur (C)

4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0-10 -5 0 5 10 15 20

CO

P

Temprature sortie deau = 45C




Figure 2 : Evolution du COP en fonction de la temprature extrieure et pour diffrents tempratures de sortie deau

5

6description des diffrentes installations

Les COP varient selon la temprature extrieure et le rgime deau. Ils varient entre 2 pour une PAC trshaute temprature (temprature extrieure de 7C et rgime deau 55/65C) et 4,2 pour une PAC bassetemprature (temprature extrieure de 7C et rgime deau 30/35C). Le COP mesur dune PAC eau/eau(temprature extrieure de 10C et rgime deau 30/35C) est de 5,4.

Type de PAC Rgime deau

air/eau(COP mesur +7C extrieur)

air/eau(COP mesur -7C extrieur)

3,7

2,5

3

2,2

2,3

2

30/35C 40/45C 47/55C

eau/eau (COP mesur +10C)

5,4 4,2 3,7

eau glycole/eau(COP mesur 0C) 4,2 3,4 2,8

A noter : la marque NF PAC atteste le respect des performances minimales.

Temprature air extrieur (C)

5,0

4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0-10 -5 0 5 10 15 20

CO

P





Figure 3 : Exemple pour une PAC air/eau de plages dutilisation en fonction de la temprature de sortie deau et de la temprature extrieure

2

7 de chauffage

La majorit des PAC air/eau peuvent fonctionner jusqu -15C de temprature dair extrieur. Par contre,la temprature de sortie deau est gnralement limite pour de basses tempratures extrieures afin deconserver un COP acceptable.

Cas dune PAC en relve

Linstallation dune pompe chaleur en relve de chaudire consiste placer celle-ci sur la branche de retourdu circuit de chauffage afin de rchauffer les eaux ayant circules dans la boucle de chauffage avant quellesne pntrent dans la chaudire.

La pompe chaleur doit tre dimensionne de telle sorte quelle puisse constituer le gnrateur de chaleurprincipal de linstallation de chauffage. La chaudire assure lappoint :

lors des jours les plus froids et

lorsque la temprature maximale de dpart de la PAC nest pas suffisante en fonction descaractristiques de linstallation de chauffage.

2.1.3. Le systme solaire combinDans le cas du systme solaire combin (SSC), le dimensionnement des radiateurs est effectu partirdes caractristiques de linstallation de chauffage et du seul gnrateur dappoint.

Les systmes solaires combins peuvent couvrir de 20 40 % des besoins annuels, selon la rgion et la taillede l'installation. La chaleur du soleil est rcupre avec des capteurs thermiques vitrs ou sous vide qui estensuite transfre dans un ballon de stockage.

En effet, les capteurs ne produisent de la chaleur que lorsque l'ensoleillement est suffisant, alors que lesbesoins les plus importants se manifestent en gnral en l'absence de soleil. Il faut donc mettre en place undispositif de stockage. Enfin, pour pallier les dficits d'ensoleillement, une source d'nergie d'appoints'impose car ces systmes solaires sont en ralit bi-nergie.

Remarque : le bon dimensionnement des capteurs et du stockage, la rgulation et le choixde lnergie dappoint sont primordiaux pour le bon fonctionnement du systme solaire. Lesmetteurs de chaleur type basse temprature sont privilgier avec ce type de gnrateurcar ils permettent un meilleur taux de couverture solaire.

Schma simplifi dune installation bitube

8

2.2. La distributionIl existe une quantit importante de configurations possibles des circuits hydrauliques des installations dechauffage en raison :

de la configuration du btiment ou du logement chauffer ; de lanciennet de linstallation de chauffage se traduisant par les matriaux et les composants

de la boucle eau chaude (tuyaux, circulateur, rgulation, radiateurs) ; de linstallation de chauffage et le type de gnrateur utilis.

Les deux types dinstallations les plus couramment rencontres sont le circuit bitube et le circuit monotube.

2.2.1. Le circuit bitube Dans le cadre dune installation bitube, les radiateurs sont monts en parallle ; les tempraturesdalimentation sont quivalentes. Linstallation bitube est la plus rpandue.

Il existe deux grands systmes bitube.

> Le rseau bitube

Remarque sur lquilibrage : afin dassurer une bonne rpartition de la chaleur et un bonconfort acoustique et thermique, un bon rglage des dbits dans chaque radiateur estfortement conseill. Cette action est appele lquilibrage (voir 5.2.5. page 41).

Schma simplifi dune installation hydrocble

description des diffrentes installations 2

> Le rseau hydrocblCe type dinstallation se dveloppe de plus en plus dans lhabitat. Elle est principalement constitue duncollecteur Dpart et dun collecteur Retour qui centralisent les tuyaux vers les radiateurs ou les metteurs.

9Schma simplifi dune installation monotube drive

Dans le cas dune installation monotube srie, la totalit du dbit traverse chaque radiateur.

de chauffage

Pour une installation monotube drive, un bipass dans la vanne permet de rduire de moiti le dbittraversant.

> Linstallation monotube srie

2.2.2. Le circuit monotube> Linstallation monotube drive

Schma simplifi dune installation monotube srie

10

2.3. La rgulationLa rgulation consiste adapter la temprature intrieure de confort en fonction des besoins de chauffage.Il convient de distinguer la rgulation centrale, agissant sur le fonctionnement du gnrateur et la rgulationterminale quipant les metteurs.

2.3.1. Rgulation centrale2.3.1.1. Rgulation tout ou rien avec Thermostat dambianceLa rgulation peut tre ralise avec lutilisation dun thermostat dambiance action sur le brleur ou surla chaudire avec un fonctionnement en tout ou rien. Selon les priodes doccupation ou dinoccupation(jour ou nuit), lutilisation dune horloge permet davoir diffrentes allures de fonctionnement (confort,conomique).

2.3.1.2. Rgulation modulante en fonction de la temprature intrieure

La rgulation progressive de la temprature ambiante peut tre ralise par lutilisation dune sondedambiance avec rgulateur et horloge incorpors action sur le brleur modulant de la chaudire. Lactionsur le brleur est fonction de lcart entre la temprature ambiante et la temprature de consigne.

2.3.1.3. Rgulation en fonction de la temprature extrieure La rgulation avec une sonde externe permet dajuster la puissance du gnrateur aux besoins de chauffageen fonction de la temprature extrieure. Cela reprsente la solution la plus performante.

Elle peut tre utilise avec :

une action sur une vanne mlangeuse trois voies ;

une action sur une vanne mlangeuse trois voies ainsi que sur le brleur.

description des diffrentes installations 2

11

Un robinet thermostatique a pour principales caractristiques :

> dimensionnement et gomtrie (diamtre, forme, raccordement tuyau)

> hydraulique valeur du Kv

> thermique selon la norme EN215 : hystrsis, conductivit thermique, influence de la pression, temps de rponse, variation temporelle pour la rglementation thermique.

2.3.2. Rgulation terminale La rgulation terminale complte la rgulation centrale. Les metteurs sont quips de robinets thermostatiquesqui rgulent automatiquement lmission de chaleur dans les pices concernes pour tenir compte desapports gratuits et des habitudes des occupants.

Remarque : Dans la pice o est situ le thermostat ou la sonde dambiance, le ou les metteurs ne doivent pas tre quips de robinets thermostatiques pour ne pas influencer la rgulation centrale.

Dans le cadre de la rglementation thermique sur la performance dela rgulation par robinets thermostatiques, lAFNOR certifie la valeurde la VARIATION TEMPORELLE (VT) des robinets thermostatiques,qui correspond la prcision de la rgulation. La VT est donc unparamtre dterminant au regard de la consommation nergtiquedu btiment.

VT rduite de 1K = gain de 10% de la consommation

La liste des produits certifis est disponible sur le site de CERTITA :www.certita.org/autres-produits.

de chauffage

Aujourdhui, des nombreux types de radiateurs eau chaude existent sur le march du chauffagecentral. Ces radiateurs sont fabriqus dans diffrents matriaux dont les plus courants sont lacier, la fonte et laluminium.

Ce chapitre est compos dun certain nombre de tableaux qui prsentent un ventail tendu de radiateurs et facilitent la consultation de leurs donnes de rfrence.

3.1. Les caractristiquesLa puissance des radiateurs est mesure selon la norme europenne EN442. Pour la dterminer, trois pointsdessais sont raliss dans une cellule normalise :

> 1er essai avec un rgime de 75/65C pour dterminer le dbit deau nominal ;

> 2me essai avec une temprature moyenne de leau de 80C et le dbit deau obtenu lors du 1er essai ;

> 3me essai avec une temprature moyenne de leau de 50C et le dbit deau obtenu au 1er essai.

Ces 3 essais permettent de dterminer lquation caractristique du radiateur :

P = K x Tn

Dans cette formule :

> P est la puissance du radiateur exprime en watt,

> K est une constante,

> n est la pente dmission du radiateur,

> T est la diffrence entre la temprature moyenne de leau du radiateur et la temprature dambiance.

Cette quation caractristique permet de calculer pour un radiateur, sa puissance nominale P50, sapuissance P30 et ses puissances pour tout autre rgime deau.

Ces deux valeurs tant dtermines par essaisen cellule dessais normalise

les radiateurs3

}

12

13

3.2. Les diffrents typesPour les principaux types de radiateurs, les tableaux suivants prsentent :

leurs dimensions ;

une valeur moyenne de leur puissance nominale par m de surface frontale (H*L) pour unetemprature deau moyenne dans le radiateur de 70C soit un cart de 50K par rapport lambiance (T), puissance dnomme P50 ;

une valeur moyenne de leur puissance par m de surface frontale (H*L) pour une tempraturedeau moyenne dans le radiateur de 50C soit un cart de 30K par rapport lambiance (T),puissance dnomme P30 ;

leur pente dmission permettant dobtenir la puissance mise pour dautres tempratures deaudans le radiateur.

Les radiateurs eau chaude sont titulaires du marquage CE au titre de la directive 89/106/CEE portant surles produits de construction. La norme harmonise associe est la norme europenne EN442 dont larvision prvoit lannonce des puissances mises P50 et P30.

En complments du marquage CE, les radiateurs eau chaude font majoritairement lobjet dunecertification volontaire NF Radiateurs et Convecteurs eau chaude garantissant les performancesannonces par les fabricants. Les fabricants titulaires de cette marque NF se voient attribuer un numro defabricant par CERTITA qui gre cette certification.

Les donnes prcises concernant les dimensions et les performances des radiateurs sont disponibles dans la base de donnes de lAssociation Technique des Industries Thermiques et Arauliques (ATITA), ladresse www.rt2005-chauffage.com et sur les sites Internet des diffrents fabricants.

14

les radiateurs3

Type de radiateurs Illustration Dimensions PuissanceP50 (W/m)

PuissanceP30 (W/m)

Panneauxacier

horizontaux

Hauteur de 0,3 1 m

Longueur jusqu 3 m

Profondeur variablesuivant le nombre depanneaux comprisentre 30 mm pour untype 10 et 160 mmpour un type 33.

1 030

1 570

1 670

2 220

2 900

3 060

4 100

530

800

860

1 120

1 460

1 520

2 100

Pente (n)dmissionmoyenne

1,3

1,32

1,31

1,33

1,34

1,37

1,34

Type 10

Type 11

Type 20

Type 21

Type 22

Type 32

Type 33 }

Puissance en watt par m2 de surface frontale

> Radiateurs en acier horizontaux

15


PuissanceP30 (W/m)

Panneauxacier

verticaux

Hauteur de 1,5 2,4 mLargeur ~ 60 cm

800

1 240

1 300

1 770

2 200

400

650

660

900

1 110


1,3

1,29

1,33

1,33

1,34

Type 10

Type 11

Type 20

Type 21

Type 22 }


> Radiateurs en acier verticaux

16

les radiateurs3

Type de radiateurs Illustration Dimensions

Radiateurs en fonte

Hauteurs de 300 mm 1 m Longueurs trs variables de

300 mm 1,2 m environ Profondeurs galement

variables, allant de 2 6colonnes soit de 40 250 mm

2 col 1 600

3 col 2 300

4 col 2 700

5 col 3 400

6 col 3 800

800

1 150

1 350

1 700

1 900


1,32

PuissanceP30 (W/m)

PuissanceP50 (W/m)


PuissanceP30 (W/m)

Radiateurs en aluminiumhorizontaux

Hauteurs de 300 900 mmenviron

Longueur dpendante dunombre dlments maisgnralement comprise entre800 mm et 1,2 m

Profondeurs de 80 et 95 mm

Pf = 80 2 480

Pf = 95 2 750

Pf = 140 3 330

1 250

1 400

1 700


1,34

1,34

1,31

> Radiateurs en fonte, en aluminium eau chaude et convecteurs

Type de radiateurs Illustration Dimensions Puissance P50 (W/m)

PuissanceP30 (W/m)

Convecteurs eau chaude

Echangeur ailettes simpleou double dans un carter

Longueur : 1 3 m Hauteur 0,2 1 m Profondeur :

120 220 mm

Pf = 120 ch simple 1 500



Pf = 120 ch double 1 820

Pf = 170 ch double 2 760

Pf = 220ch double 3 970

770

1 200

1 600

870

1 320

1 900


1,3

1,45

}


}


}


17


PuissanceP30 (W/m)

Radiateurs tubesplatshorizontaux

Panneauxdcoratifs

Radiateurs tubesplats verticaux

Panneauxdcoratifs

Hauteurs de 70 mm 1 m Longueur environ 1 m Simple (sans ailette) Simple avec ailette Double (2 srie dailettes)

Hauteurs de 500 mm 3 m Largeur entre 600 mm et 1 m Profondeur 15 60 mm Simple (sans ailette) Double (sans ailettes)

Simple 1 100sans ailettes

Simple 1 650avec ailettes

Double 2 200

Simple 1 100

Double 1 600

550

850

1 130

550

820


1,3

1,32


PuissanceP30 (W/m)

Radiateurs tubes rondshorizontaux

Radiateurs tubes ronds

verticaux

Radiateurs sche serviettes

Hauteurs de 70 mm 1 m Longueur environ 1 m Simple ou Double

Hauteurs de 500 mm 3 m Largeur entre 600 mm et 1m Profondeur 15 60 mm Simple Double

Hauteurs de 500 mm 2 m Largeur entre 400 mm et 1 m Profondeurs 25 50 mm

Simple 1 300

Double 2 000

Simple 1 300

Double 2 000

700

1 030

700

1 030

950 500


1,3

1,3

1,25

> Radiateurs dcoratifs et sche-serviettes

}


}


18

les radiateurs3


PuissanceP30 (W/m)

Radiateur multi colonnes

acier


acier


acier

2 colonnes largeur 0,5 m 1 m 1 570 800 1,3

Hauteur 0,6 m 0,75 m Profondeur 62 mm

3 colonnes largeur 0,6 m 1 m 2 100 1 050 1,3


4 colonnes largeur 0,5 m 1,5 m 2 650 1 370 1,3


Radiateurs multi colonnesvertical acier

Hauteur de 1,70 2,4 m ~ 1 420 740 1,28 Largeur ~ 0,5 m Profondeurs correspondant

gnralement deux colonnes soit 50 60 mm


Type de radiateurs Illustration Dimensions

LamellairePanneau pliss

en acier

Ces radiateurs sapparentent des radiateurs panneaux.

Hauteurs de 250 mm 1 m Longueur ~ 3 m Profondeur : 65, 95 et 120 mm

Pf = 65 1 900

Pf = 95 2 400

Pf = 120 2 800

1 000

1 250

1 450


1,3

PuissanceP30 (W/m)

PuissanceP50 (W/m)

> Radiateurs multi colonnes et plisss

}


}


19

3.3. Exemple de variationExemple de variation de puissance dun radiateur en fonction de la diffrence de temprature entre latemprature moyenne de leau du radiateur et la temprature dambiance :

La puissance nominale correspond la puissance P50, 50 tant la diffrence entre la temprature moyennede leau du radiateur et la temprature dambiance (T).

En dfinissant la puissance nominale par P50 pour une diffrence de temprature (T) de 50K entre latemprature moyenne de leau du radiateur et la temprature dambiance, la puissance P donne pour unautre T sera dduite de lexpression suivante : P / P50 = (T / 50)n, o n est la pente d'mission du radiateur.

Ainsi la temprature moyenne de leau du radiateur a une trs forte incidence sur la puissance mise parun radiateur. La Figure 4 prsente la variation de puissance thermique par rapport la puissance P50 pourdiffrents T et pour une pente dmission (n) de 1,3.

Diffrence de temprature radiateur - ambiance (T)

10

0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,01,11,2

15 20 25 30 35 40 45 50 55

P r

adia

teur

/P50

Puissance nominale P50

Pour n=1,3

Puissance P30

Figure 4 : variation de la puissance P du radiateur (par rapport P50) en fonction de la diffrence de temprature (T)entre la temprature moyenne de leau et la temprature dambiance (avec une pente dmission (n) de 1,3).

Remarque : Les pentes dmission des metteurs peuvent varier de 1,25 1,4. Cette plage se traduit par une variation maximale de 4% de la puissance mise.

La partie suivante dcrit les principes dune mthode dvaluation pour une installation de chauffage bitubeou une installation de chauffage monotube.

Lobjectif de lvaluation est de dterminer la temprature optimale de dpart du chauffage en sappuyantsur un outil informatique. La mthode dvaluation se dcline en 5 tapes pour lesquelles correspondent chacune un onglet du logiciel.

Le logiciel pour linstallation bitube est mis disposition sur le site Internet dEnergies etAvenir et peut tre tlcharg sur www.energies-avenir.fr.

Le logiciel pour linstallation monotube peut tre obtenu auprs de CARDONNEL Ingnieriesur www.cardonnel.fr.

4.1. Prsentation gnrale de loutilpour les installations bitube

Loutil informatique de calcul est compos de cinq onglets correspondant aux cinq tapes :

projet

dperditions

installation de chauffage

distribution

optimisation

Les cases en jaune sont les cases de donnes remplir alors que les cases en orange ne doivent pas tremodifies manuellement. Les boutons indiquent des aides la saisie.?

valuation de linstallation 4

20

Ces aides informatiques ont t dveloppes par Cardonnel Ingnierie et doivent tre utilises uniquement dans le cadre de lapplication du Guide.Elles ne peuvent se substituer dautres calculs rglementaires.

21

4.1.1. Premire tape : description du ProjetCet onglet permet de dfinir les caractristiques gnrales du btiment, en termes de donnes gographiqueset denveloppe :

1. Identification de ltude : description propre ltude, nayant aucun impact sur le reste de loutil (nom, date, auteur).

2. Donnes gographiques : lutilisateur slectionne le dpartement et laltitude du btiment. Ces donnes permettent de dfinir la temprature extrieure de base correspondante. Toutefois, lutilisateur peut galement imposer cette temprature extrieure de base en cliquant sur le bouton .

3. Configuration de lenveloppe. Lutilisateur a deux choix :

dfinir lenveloppe, paroi par paroi, laide des curseurs en choisissant chaque fois la structureporteuse et le type disolant ;

dfinir lenveloppe en cliquant sur le bouton .Lutilisateur slectionne ainsi, paroi par paroi, la configuration du btiment ainsi que le type etlpaisseur disolant. Cette option peut notamment tre choisie lorsque les paisseurs des isolants nesont pas parfaitement dfinies avec les curseurs. Les valeurs sont ensuite automatiquement sauves encliquant sur le bouton .Valider la saisie

Aide la saisie de lenveloppe

Travailler avec une autre Text de base

existante

valuation de linstallation existante422

Les conductivits thermiques et les rsistances de lisolant, ainsi que le coefficient de dperdition de la paroisont calcules. Il est ensuite possible davoir un rcapitulatif des coefficients de dperditions de lenveloppeen cliquant sur le bouton .

Il est possible de visionner ou de complter la base de donnes des matriaux en cliquant sur le bouton.

4. Ventilation : de la ventilation naturelle la ventilation double flux avec rcupration de chaleur. Les diffrents types de ventilation sont dtaills au niveau du .?

Base de donnes Enveloppe

Voir lenveloppe

23

Les tableaux suivants reprennent les coefficients de dperditions moyens des diffrents types de parois enfonction de lanne de construction en W/(m2.K), selon les 3 zones climatiques (H1, H2, H3). Ils ont t reprisde la mthode 3CL de calcul du DPE (Diagnostic de Performance Energtique).

Anne de construction

H1 H2 H3effet joule vecteur eau effet joule vecteur eau effet joule vecteur eau

< 1975 2,50 2,50 2,50de 1975 1977 1,00 1,05 1,11de 1978 1982 0,80 1,00 0,84 1,05 0,89 1,11de 1983 1988 0,70 0,80 0,74 0,84 0,78 0,89de 1989 2000 0,45 0,50 0,47 0,53 0,50 0,56> 2000 0,40 0,40 0,47

Mur extrieur



< 1975 2,00 2,00 2,00de 1975 1977 0,90 0,95 1,00de 1978 1982 0,80 0,90 0,84 0,95 0,89 1,00de 1983 1988 0,55 0,70 0,58 0,74 0,61 0,78de 1989 2000 0,55 0,60 0,58 0,63 0,61 0,67> 2000 0,40 0,40 0,43

Plancher bas



< 1975 2,50 2,50 2,50de 1975 1977 0,50 0,53 0,56de 1978 1982 0,40 0,50 0,42 0,53 0,44 0,56de 1983 1988 0,30 0,30 0,32 0,32 0,33 0,33de 1989 2000 0,25 0,25 0,26 0,26 0,30 0,30> 2000 0,23 0,23 0,30

Plancher haut / combles amnags

Plancher haut / toitures-terrasses



< 1975 2,50 2,50 2,50de 1975 1977 0,75 0,79 0,83de 1978 1982 0,70 0,75 0,74 0,79 0,78 0,83de 1983 1988 0,40 0,55 0,42 0,58 0,44 0,61de 1989 2000 0,35 0,40 0,37 0,42 0,39 0,44> 2000 0,30 0,30 0,30


4.1.2. Deuxime tape : calcul des dperditions

Dans cet onglet, lutilisateur fait le dtail des dperditions, pice par pice. Pour cela, il indique lescaractristiques de chaque pice :

type de pice : entre, sjour, cuisine, etc. En fonction de ce type de pice, les surfaces, hauteur sousplafond et temprature de consigne sont donnes automatiquement (valeurs standards)

configuration de la pice : en fonction du type de pice, on en dduit si les planchers haut et bas de lapice sont dperditifs. Les diffrentes configurations sont prsentes en cliquant sur le bouton

longueur de mur sur lextrieur : longueur de mur donnant sur lextrieur. Si une pice de 4x4 m donnesur lextrieur sur trois faades et que la dernire faade donne sur un local non chauff, cette distancesera gale 12 m

longueur de mur sur local non chauff : longueur de mur donnant sur un local non chauff. En reprenantlexemple ci-dessus, cette longueur sera gale 4 m

surface de porte daccs : surface des portes donnant sur lextrieur

surface de fentre sans volet : surface des fentres donnant sur lextrieur ne comportant pas deprotections solaires

surface de fentre avec volets : surface des fentres donnant sur lextrieur et comportant desprotections solaires

A partir de ces donnes, les dperditions de chaque pice sont calcules puis additionnes pour obtenir lesdperditions totales du btiment.

Aide

25

4.1.3. Troisime tape : installation de chauffage

Cet onglet permet de dcrire le type dmission prsent dans chaque pice et dobtenir ledimensionnement de linstallation de chauffage (temprature dmission) sans la prise en compte des pertesde distribution. On y retrouve les diffrentes pices dcrites prcdemment, ainsi que leurs dperditionscorrespondantes.

Lutilisateur va ensuite indiquer les types dmetteurs de chaque pice. A noter quune pice ne peutcomporter quun seul type dmetteur. Doivent tre indiqus :

la catgorie de lmetteur : ces catgories sont rpertories en cliquant sur le premier bouton Aide


le type ou lpaisseur de lmetteur (les types correspondent directement la catgorie slectionnejuste avant) : ces types sont rpertoris en cliquant sur le deuxime bouton .

les dimensions de lmetteur (unitaire) et le nombre dmetteurs (hormis pour le PCBT)

A partir de ces donnes, sont calculs :

> la puissance P50 des metteurs (puissance nominale en kW, pour un cart T de 50K avec latemprature ambiante),

> le delta de temprature marche optimale,

> et la temprature de dpart optimale en bitube (sans les pertes de distribution), dtermine partir dudelta de temprature le plus lev des diffrentes pices.

Aide

27

4.1.4. Quatrime tape : distribution

Dans cet onglet, on dimensionne la distribution de chaque pice. Pour cela, lutilisateur indique, pice parpice, le type de tube, la longueur du circuit aller et le type de robinet. Un exemple de schma dinstallationest reprsent en cliquant sur le bouton pour montrer lensemble des donnes indiquer.

Linstallation de chauffage est ensuite redimensionne en fonction de cette distribution, notamment auniveau des tempratures de dpart et de retour ainsi quau niveau des dbits.

Le delta de pression dquilibrage est calcul lorsquil ny a pas de plancher chauffant afin de bien quilibrerlensemble des metteurs.

4.1.5. Cinquime tape : optimisation

Dans ce dernier onglet, lutilisateur vrifie la cohrence entre une temprature de dpart impose et ledimensionnement des metteurs. Deux possibilits soffrent lui : il conserve les types dmetteurs dcrits prcdemment : loutil calcule alors la taille minimale de

lmetteur permettant davoir la temprature de dpart indique, il choisit de modifier intgralement lmetteur dune pice. L encore, loutil calcule les dimensions

minimales de lmetteur.

Loutil indique ensuite si lmetteur doit tre modifi par rapport la solution dorigine.

Les diffrentes caractristiques de linstallation de chauffage sont ensuite indiques (tempratures et dbits).

Schma dune installation


4.2. Prsentation gnrale de loutilpour les installations monotube

Loutil informatique de calcul est compos de cinq onglets correspondant aux cinq tapes :

projet

dperditions


distribution

optimisation

Les cases en jaune sont les cases de donnes remplir alors que les cases en orange ne doivent pas tremodifies manuellement. Les boutons indiquent des aides la saisie.

4.2.1. Premire tape : description du ProjetLonglet a pour objectif de localiser le projet afin de prciser les conditions climatiques auxquellesle btiment est soumis.

1. Identification de ltude : description propre ltude, nayant aucun impact sur le reste de loutil (nom,date, auteur)

2. Situation de lhabitat : le type de logement dfinit la configuration des planchers (pour un btiment deplus de deux tages il faut choisir logement collectif). L'ge de la construction permet de dfinir ledfaut d'isolation.

Remarque : si la localisation est mal dfinie, le message d'erreur Cette situation estinconnue apparat. Ceci signifie que l'altitude ou la situation est incompatible avec ledpartement (ex : ctes < 25 km dans la Seine-et-Marne [77]).

3. Configuration de lenveloppe : la configuration de l'enveloppe permet de dcrire rapidement le niveaud'isolation. Sans cette partie il est videment impossible de dimensionner une installation de chauffage. La qualit du rsultat obtenu dpend fortement de la prcision des donnes saisies cet endroit. Pour obtenir un rcapitulatif des coefficients de dperditions de lenveloppe, veuillez cliquer sur

.Voir lenveloppe

Projet

?

29

4.2.2. Deuxime tape : calcul des dperditionsLes donnes saisies dans cette partie seront par la suite utilises pour contrler si le radiateur en place estcompatible avec l'isolation et la pice.

Dans le but de rduire le temps de saisie, un maximum d'entres par dfaut sont prsents ce niveau dedfinition du projet. Les entres par dfaut apparaissent automatiquement au moment de la saisie du typede pice. Elles peuvent tre modifies volont mais partir du moment o l'utilisateur a saisi, lui-mme,une donne la place d'une entre par dfaut, cette entre ne proposera plus de valeur par dfaut par lasuite (mme si on modifie le type de pice).

Configuration de la pice : elle permet de savoir si le local a des dperditions vers le sol ou le toit.

Nombre de mur sur l'extrieur ou sur LNC (local non chauff) : permet de calculer les quantits desurfaces dperditives. Si on saisit un mur sur l'extrieur cela signifie que un quart des murs de la picedonnent sur l'extrieur. Afin de rendre les calculs plus prcis, on peut saisir jusqu' 3,5 murs au total (pour une pice) par pas de 0,5 murs (0 ; 0,5 ; 1 ; 1,5...)

Rsultats : la dernire ligne affiche les rsultats bruts des dperditions de chaque pice (dperditions parrenouvellement d'air et dperditions par les parois)

Remarque : dans le cas o il n'y aurait pas de cohrence entre les donnes saisies danslonglet et celles de longlet , plusieurs messages d'erreursseront affichs (ex : si il est saisi un mur sur local non chauff et qu'aucune configuration demur sur local non chauff existe, il apparat Il faut saisir au moins une structure de mur surLNC dans l'onglet projet.).

Calcul des dperditionsProjet


4.2.3. Troisime tape : installation de chauffage

Lobjectif de cet onglet est de savoir si le radiateur install dans la pice est correctement dimensionn parrapport aux performances thermiques de celle-l. La mthode consiste dcrire le radiateur afin d'enestimer ses performances pour les comparer aux dperditions de la pice.

Donnes : quatre caractristiques principales du corps de chauffe devraient tre saisies afin de raliser cettevaluation :

radiateur : dfinir son genre (panneau acier, fonte...)

type ou paisseur : saisir lpaisseur caractristique, nombre de lame d'eau, son nombre de rangesd'ailettes et de panneaux

hauteur du radiateur

largeur du radiateur

Rsultats : les rsultats prsentent en premier lieu la puissance P50 du radiateur et la chute de tempratureoptimale (si une pice a t saisie).

31

4.2.4. Quatrime tape : distribution

Cette feuille permet de dcrire une distribution de chauffage monotube comprenant une ou deux boucles.Pour chaque boucle, le nombre de pices desservies est de 7 maximum car une boucle qui dessert plus de7 pices ne fonctionne pas correctement.

Il y a deux niveaux pour saisir les donnes, le premier concerne l'installation et le deuxime le radiateur dansla pice :

temprature de dparttype disolant / de posetype de tube

Dans un premier temps il faut choisir la temprature de dpart de la chaudire, le type disolation ou le typede tube et sa pose.

longueur de circuit allertype de robinet bouclen du radiateur dans la boucle

Par la suite, la description portant sur le radiateur dans la pice permet de renseigner le numro de la boucle laquelle appartient le radiateur, la place du radiateur dans la boucle et la longueur du circuit allercorrespondant la longueur qui spare le radiateur tudi de l'organe qui le prcde (la chaudire pour lepremier radiateur et le radiateur prcdent pour les autres).

concernent linstallation}

concernent le radiateur dans la pice}


Un exemple de schma dinstallation est reprsent en cliquant sur le bouton afindy montrer lensemble des donnes indiquer.

Remarque : la saisie de ce mode de distribution est aide par plusieurs messages d'erreursqui prviennent sur la prsence d'une erreur de numrotation d'une boucle en prcisantdans quelle boucle se trouve cette erreur (les erreurs consistent en un saut d'un radiateur,plusieurs radiateurs qui auraient une place identique dans une mme boucle...).

Un autre message d'erreur permet d'alerter que les pertes de charges dans une boucle sonttrop importantes. Ce message n'apparat que lorsque les pertes des charges d'une bouclesont suprieures 40 kPa car une valeur suprieure imposerait le surdimensionnement de lapompe et augmenterait significativement le risque de bruit dans l'installation.

Un dernier message indique l'utilisateur si certains des radiateurs ne sont pas suffisammentdimensionns.

Rsultats : ici sont prsents les rsultats en sparant les boucles et en mettant les radiateurs dans l'ordrerel de distribution. Ces rsultats gnraux de chaque boucle permettent de connatre le dbit et lespertes de charges. Ces informations permettront ensuite de choisir le circulateur le mieux adapt l'installation.

Boucle 1 et boucle 2 : dans un second temps, la prsentation de chaque boucle permet de confirmer parun OUI si le radiateur est suffisamment dimensionn et par un NON dans le cas contraire avec etl'affichage de la puissance P50 minimum du radiateur installer.

Schma dune installation

33

4.2.5. Cinquime tape : optimisation

Lorsque l'utilisateur arrive sur cette page, il retrouve les donnes et les rsultats des ongletset de . L'optimisation de la distribution consiste, en gnral, un

abaissement de la temprature de dpart. C'est donc sur ce premier paramtre que dbute le calcul. Onretrouve par la suite des saisies dj connues.

Nouvelle temprature de dpart : l'optimisation de la distribution monotube permet de rduire latemprature de dpart de la chaudire. La diminution de cette temprature permet un accroissement duconfort, une baisse des consommations et une rserve de puissance

Largeur du nouveau radiateur : cette largeur reprsente la largeur minimum que doit avoir ce type deradiateur avec la hauteur prcise pour fournir l'nergie ncessaire au local

Changement de radiateur ncessaire : le changement de radiateur est ncessaire si les caractristiques dunouveau radiateur sont diffrentes de celles inscrites dans

Remarque : en cliquant sur longlet , lutilisateur a accs un rcapitulatif del'installation et des donnes saisies.

Installation de chauffage

Synthse

DistributionInstallation de chauffage

conseils et prconisations 5

34

Dans le cadre de loptimisation dune installation, la solution mettre en uvre dpendra du niveaudintervention. Cest pourquoi ce chapitre guide le professionnel selon 3 niveaux dintervention.

Situation 1 un dimensionnement des radiateurs sans changement de gnrateur de chauffageCette option sapplique principalement en cas de vtust mais aussi dans le cas dune extension dulogement. Se rfrer au chapitre 5.1.

Situation 2 un dimensionnement des radiateurs avec changement du gnrateur de chauffageIl sagit de vrifier ladquation des radiateurs en place avec le nouveau gnrateur et dapprcier limpactsur la performance de linstallation. Un changement des radiateurs est galement propos afin dobtenir uneperformance optimale de lensemble de linstallation. Se rfrer au chapitre 5.2.

Situation 3 une cration dune installation eau chaude dans un btiment existantDans ce cas, lvaluation des dperditions, pice par pice, fixe la puissance des metteurs. Les radiateurssont dimensionns sur la base dun T de 30K pour favoriser le fonctionnement des gnrateurs bassetemprature. Se rfrer au chapitre 5.3.

5.1. Dimensionnement des radiateurssans changement de gnrateurde chauffage

Afin de connatre la puissance des nouveaux radiateurs pice par pice, on se reportera longletde loutil informatique prsent au chapitre prcdent, dans lequel les puissances

P50 ncessaires sont fournies. Ces puissances nominales moyennes sont issues des types de radiateurs enplace et de leurs dimensions. Le choix des nouveaux radiateurs pourra se porter sur des familles de radiateurs identiques ou sur dautresfamilles. Pour slectionner les appareils adquats, on se reportera aux tableaux du chapitre 3 de cedocument fournissant les puissances P50 des diffrentes familles de radiateurs pour effectuer uneprslection, puis lon consultera les catalogues des constructeurs.

Les autres critres prendre en compte lors du remplacement dun ou des radiateurs sont ceux lis :

au choix des radiateurs, leur emplacement et leur raccordement pour obtenir un confort thermiqueoptimal (voir prconisations dans les tableaux en annexe) ;

au choix de la rgulation terminale (chapitre 5.2.4 page 40) ;

lquilibrage de linstallation de chauffage (chapitre 5.2.5 page 41).

Installation de chauffage

Nouveau gnrateur Teau 45C 45C < Teau 55C 55C < Teau 65C Teau > 65CChaudire basse temprature OUI OUI OUI OUIChaudire condensation OUI OUI OUI OUIPAC BT en substitution OUI OUI si changement de radiateursPAC BT en relve de chaudire OUI OUI OUI OUIPAC MT en substitution OUI OUI si changement de radiateursPAC MT en relve de chaudire OUI OUI OUI OUIPAC HT en substitution OUI OUI OUI si changement de radiateursPAC HT en relve de chaudire OUI OUI OUI OUIPAC THT en substitution OUI OUI OUI si changement de radiateursPAC THT en relve de chaudire OUI OUI OUI OUI

35

pour la nouvelle installation

5.2. Dimensionnement des radiateursavec changement de gnrateurde chauffage

5.2.1. Choix du type de gnrateur

Les gnrateurs concerns sont :

les chaudires basse temprature et condensation ;

les pompes chaleur (en substitution ou en relve de chaudire), classes selon le niveau detemprature de dpart de leau.

Afin dorienter le choix du type de gnrateur, il convient de considrer la temprature de dpart optimalede leau issue du diagnostic de linstallation ralise au chapitre 4. Longlet fournit la temprature optimale de dpart de chauffage. Cette temprature rsulte des dperditions dulogement et des radiateurs en place.

Le Tableau 1 indique, en fonction de cette temprature de dpart optimale de leau, la compatibilit entreles radiateurs en place et les nouveaux gnrateurs envisags.

Tableau 1 : Compatibilit entre les radiateurs en place et le nouveau gnrateur

*Tempratures issues du diagnostic de linstallation existante (onglet de loutilinformatique). Elles correspondent aux plages de fonctionnement des gnrateurs.

Distribution bitube ou monotube

Distribution bitube ou monotube

Temprature de dimensionnement de dpart de leau (C)*

conseils et prconisations pour la nouvelle536

Connatre la puissance P50 des nouveaux radiateurs

Exemple dapplication :Considrons que linstallation existante ncessite une temprature de dpart optimale de leau de 75C, soitune temprature moyenne de leau dans les metteurs de 70C, correspondante un T de 50K.

Cas n1 : si on souhaite remplacer la chaudire existante par une pompe chaleur trs haute tempraturesur cette installation, la temprature de dpart optimale de leau souhaite devra tre de 65C au maximumce qui correspond, avec une chute de 10C, une temprature moyenne de leau dans les metteurs de60C, soit un T de 40K.

La courbe trace sur la Figure 5 permet de dterminer que la puissance P50 des nouveaux radiateurs installer doit tre dans le cas n1 de 1,4 fois la puissance P50 des radiateurs existants.

Cas n2 : si le choix se porte sur une PAC haute temprature, il faudra alors viser une temprature de dpartmaximale de leau de 55C, soit avec une chute de 10C, une temprature moyenne de leau dans lesmetteurs de 50C, soit un T de 30K.

La courbe trace sur la Figure 5 permet de dterminer que la puissance P50 des nouveaux radiateurs installer dans le cas n2 doit tre le double de la puissance P50 des radiateurs existants.

Figure 5 : Dtermination de la puissance P50 des nouveaux radiateurs en fonction du T prvu pour leredimensionnement des radiateurs

T radiateur - ambiance (K)

0,81,01,21,41,61,82,02,22,42,62,83,03,23,43,63,84,04,24,44,64,8

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

P50

no

uvea

u ra

dia

teur

/P50

rad

iate

ur a

ctue

l

Cas n1

Cas n2

37

installation

Suite labaissement de la temprature de dpart, les nouveaux radiateurs seront slectionns :

soit en augmentant les dimensions du radiateur en place ;

soit en choisissant un type de radiateur de puissance nominale/m plus leve ;

soit plus pratiquement par un mixe de ces 2 options.

Il est conseill dutiliser longlet (bitube ou monotube) de loutil informatique pour connaitrela dimension des radiateurs changer. Dans ce cas, lutilisateur entre la temprature dsire de 55C commeindique dans lexemple ci-dessus (cas n2). La feuille de calcul indiquera ensuite les radiateurs changeravec leurs puissances P50, leur type et leurs nouvelles dimensions comme illustr ci-dessous.

Dans cet exemple, les radiateurs du sjour, de la salle deau et des chambres 2 et 4 doivent tres remplacs.Leurs nouvelles dimensions et les puissances P50 associes sont fournies.

Pour guider le choix du nouveau gnrateur, les courbes suivantes fournissent titre dexemple lesconsommations annuelles normalises de chauffage dans une maison individuelle de 100m conforme larglementation thermique de 1989 et localise en zone climatique H1a (Trappes). Les consommationsannuelles normalises de chauffage en nergie primaire sont donnes en fonction de la temprature dedpart de leau considre pour le dimensionnement des radiateurs pour chacun des gnrateurs considrs.La consommation de rfrence, par convention gale 100, est celle correspondante lutilisation dunechaudire standard (ou haut rendement) fonctionnant avec une temprature deau constante de 70C.

optimisation


Les consommations annuelles normalises de chauffage portes sur la Figure 6 ont t obtenues laidedun outil informatique de calcul dvelopp par Cardonnel Ingnierie. Ces courbes permettent dedterminer les consommations normalises en fonction du type de gnrateur choisi et de la tempraturede dpart de leau considre pour le dimensionnement des radiateurs.

Remarque : les performances des gnrateurs retenues pour ces calculs de consommationsannuelles normalises de chauffage figurent en annexe de ce Guide.

A noter pour la consommation annuelle de chauffage normalise : la consommationannuelle de chauffage de rfrence (prise gale 100) correspond la consommation dechauffage en nergie primaire obtenue avec une chaudire standard fonctionnant unetemprature moyenne deau constante de 70C.

Temprature de dpart de leau (C)

100

90

80

70

60

50

4035 45 50 55 60 65 70 75 80 8540

Co

nso

mm

atio

ns n

orm

alis

es

de

chau

ffag

e

Chaudire standard temprature constante Chaudire standard en fonction de la temprature extrieureChaudire basse temprature temprature constante Chaudire basse temprature en fonction de la temprature intrieure et extrieureChaudire condensation en fonction de la temprature extrieure

Pompe chaleur air/eau haute temprature en substitution

Pompe chaleur air/eau haute temprature + chaudire basse temprature*Pompe chaleur air/eau haute temprature + chaudire condensation*

2

1

cas n1cas n2

A

ABCDEFGH

B

D

E

FGH

C

Figure 6 : Consommations annuelles de chauffage normalises pour diffrents gnrateurs et en fonction de latemprature de leau.

*La pompe chaleur air/eau fonctionne lorsque la temprature extrieure est suprieure ou gale 5C. La chaudire basse temprature ou condensation prend le relais en dessous de cette temprature et pourrehausser le niveau deau fournie par la PAC.

39

installation

Remarque : avant deffectuer le choix dfinitif du gnrateur de chauffage, il convient deprendre en compte les aspects conomiques et techniques.

Connatre les gains de consommation annuelle

Exemple dapplication :

Cas n1 : sans changement de radiateurs Dans loutil de calcul, on conserve la temprature de dpart de leau calcule dans longlet

soit 75C. En suivant la verticale 1 de la Figure 6, on peut dterminer les consommationsannuelles de chauffage obtenues en nergie primaire avec les diffrents types de gnrateurs pouvantremplacer le gnrateur de chauffage en place, sans changer les radiateurs.

Cas n2 : avec changement de radiateurs On fixe une temprature de dpart dsire de 55C dans longlet de loutil de calculprsent en chapitre 4 de ce Guide. Les radiateurs changer sont indiqus comme prsentprcdemment (voir page 36 et 37). En suivant la verticale n2 de la Figure 6, on obtient les gains deconsommations possibles selon le gnrateur de chauffage choisi.

Le Tableau 2 rsume les gains potentiels de consommation de chauffage sur ces deux cas :

optimisation bitube

distribution bitube

Gnrateur de chauffage Consommation Gain de Consommation Gain deannuelle consommation annuelle consommation

normalise chauffage normalise chauffageChaudire standardavec Teau constante 100 / / /Chaudire basse temprature (BT)avec rgulation sur Textrieureou Tambiante (modulante) 78 22% 75 25%Chaudire condensation (CD)avec rgulation sur Textrieureou Tambiante (modulante) 68 32% 64 36%PAC air/eau HT avec chaudire BT en relve 66 34% 58 42%PAC air/eau HT avec chaudire CD en relve 63 36% 55 45%PAC air/eau HT en substitution / / 55 45%

cas n1Pas de changement de radiateurs

Temprature dpart eau conserve 75C

cas n2Changement des radiateurs

pour obtenir une temprature de dpart de leau de 55C


5.2.2. Choix de la rgulation du gnrateurLa Figure 6 de la page 38 montre lintrt dune rgulation de la temprature de leau sur les rductions deconsommations de chauffage. Il est conseill dutiliser une rgulation de la temprature de leau : soit en fonction de la temprature extrieure ; soit en fonction de la temprature ambiante (type rgulation modulante telle que dcrite au chapitre 2.3.1.2).

5.2.3. Choix des radiateursLes radiateurs doivent tre choisis en fonction de la compatibilit des matriaux prsents dans linstallation.Le marquage CE doit tre attribu aux matriels installs, ventuellement appos sur les emballages. Danstous les cas, il faut respecter les recommandations du constructeur relatives au rinage et au dgazage delinstallation ainsi qu la pression maximale deau admise par les radiateurs.Des radiateurs bien dimensionns sont compatibles avec tous les types de gnrateurs. Nanmoins, il estconseill dutiliser les produits titulaires de la marque qualit NF (appose sur les radiateurs), dont unedescription est disponible sur www.rt2005-chauffage.com.Le tableau en annexe (p. 44) fournit des prconisations sur le choix, lemplacement et le raccordement desradiateurs pour obtenir un confort thermique optimal.

5.2.4. Choix de la rgulation terminaleLes consommations annuelles normalises de chauffage fournies au 5.2.1 tiennent compte de la prsencede robinets thermostatiques sur les radiateurs de linstallation except celui situ dans la pice principale oest dispos le thermostat dambiance.

Les critres de choix de la rgulation terminale (robinet thermostatique) sont les suivants :

> Dimensionnement : en fonction des installations et des radiateurs, une large gamme de robinets dechauffage existe chez tous les fabricants : en diamtre (3/8, , ...), forme (querre, droit),raccordement vers linstallation (filetage interner, externe...) ;

> Hydraulique : la principale caractristique de dimensionnement hydraulique dun robinet de chauffageest le Kv. Il reprsente la capacit passer un dbit en m3/h sous 1 bar de diffrence de pression.Lautre caractristique est le dbit nominal S-2K (dbit 2K de la fermeture).

> Thermique : la norme EN215 caractrise les performances des robinets thermostatiques. Depuis 2006les constructeurs doivent fournir les valeurs suivantes :

Hystrsis (maxi 1K) : CH Influence de la Variation de pression diffrentielle (maxi 1K) : DH Influence de la Variation de temprature (maxi 1,5K pour les ttes intgres) : WH Temps de rponse (maxi 40 mn) : tW

41

installation

Astuce : Il est fortement conseill de prendre un robinet thermostatique dont la prcision de rgulation estla meilleure quil soit, c'est--dire lhystrsis (CH) et linfluence de la Variation de temprature (WH)devraient tre les plus faibles possibles.Lorsque celle-ci est annonce, on pourra galement se rfrer la valeur calcule et certifie NF de lavariation temporelle.

Bien dimensionner hydrauliquement le robinet :Pour quun robinet thermostatique fonctionne correctement, il faut que les conditions suivantes soient respectes : la pression diffrentielle au niveau du robinet doit tre infrieure 0,5-0,6 bar, lautorit du robinet doit tre suprieure 0,3.

Rappel : Lautorit du robinet correspond au rapport de la perte de charge du robinet sur la perte de chargedu circuit contrl (tuyau, radiateur, robinet thermostatique, raccord de rglage).

Le Tableau 3 fournit une plage du coefficient Kv des robinets slectionner en fonction de la puissance desradiateurs disponibles dans longlet de la feuille de calcul informatique.

Tableau 3 : Plages usuelles de Kv des robinets selon la puissance des radiateurs installs

5.2.5. Prconisations sur lquilibrage de la boucle eau chaude

5.2.5.1. Quest ce que lquilibrage ?

Lquilibrage dune installation consiste faire circuler les dbits deau nominaux dans toutes les boucles etainsi assurer un meilleur fonctionnement de linstallation et des metteurs pour un meilleur confortthermique et acoustique.

Dans une installation quilibre, lcoulement de leau dans les radiateurs et le confort thermique des picessont optimiss car les robinets thermostatiques fonctionnent dans une meilleure plage de dbit et depression diffrentielle et les phnomnes de laminage disparaissent. De plus, les tempratures de retourdeau vers le gnrateur de chaque radiateur sont plus homognes et plus basses. Cela assure un meilleurfonctionnement du gnrateur, procure des conomies dnergie supplmentaires et permet datteindre latemprature souhaite dans la pice.

optimisation bitube

De 300 750 watt 0,2 => 0,5De 600 1500 watt 0,4 => 0,8De 1300 3000 watt 0,6 => 1,2

Puissance de radiateur P50 Kv des robinets thermostatiques


Tous ces organes dquilibrage sont gnralement installs sur la boucle retour au niveau des radiateurs etaux dparts des pieds de colonnes ou des boucles.

5.2.5.2. Comment quilibrer son installation ?

Pour quilibrer une installation, il existe plusieurs mthodes dquilibrage en fonction de linstallation et desmoyens mis disposition. Toutes ces mthodes ncessitent une bonne connaissance de linstallation et desbesoins nergtiques du logement et des pices.

La principale difficult de mise en uvre de lquilibrage est due linter-indpendance des branches durseau car une intervention sur une branche entraine automatiquement une variation de dbits dans lesautres branches.

Raccord de rglage 4428sur le radiateur

Organes dquilibrage duncircuit de chauffage : 1 : organe dquilibrage de

radiateur2 : organe dquilibrage en

pied de colonne3 : organe dquilibrage du

circuit principalDocumentation COSTIC

Vanne dquilibragede pied de colonne

Remarque : dans plus de 90% des cas, une installation de chauffage nest pas ou peuquilibre bien que tous les organes dquilibrage soient bien prsents dans linstallation.

43

installation

Radiateur distance - Pertes de charge Besoin (50 l/h) Besoin (100 l/h) Besoin (200 l/h)1er radiateur 0m * Max (5 tours) *2me radiateur 5m 1 kPa 1,5 tour 3,0 tours 4,5 tours3me radiateur 10m 2 kPa 1 tour 2,0 tours 4,0 tours4me radiateur 15m 3 kPa 0,75 tour 1,5 tour 3,0 tours5me radiateur 20m 4 kPa 0,5 tour 1,25 tour 2,75 tours6me radiateur 25m 5 kPa 0,5 tour 1,0 tour 2,5 tours7me radiateur 30m 6 kPa 0,5 tour 0,75 tour 2 tours8me radiateur 35m 7 kPa 0,5 tour 0,75 tour 1,75 tour

5.3. Cration dune installation eauchaude dans un btiment existant

Dans le cas prsent la dmarche suivre se fait en deux tapes :

1. Dabord, il faut valuer les dperditions pice par pice en suivant le chapitre 4.1.2 qui fixe la puissancedes metteurs mettre en place.

2. Ensuite, il faut dimensionner les radiateurs. Il est conseill de dimensionner les radiateurs sur la base dunT de 30K pour favoriser le fonctionnement des gnrateurs basse temprature. Longlet

de loutil de calcul informatique permet de varier le type et les dimensions desradiateurs de chacune des pices afin dobtenir un T de marche optimal infrieur ou gal 30K.Cette valeur de 30K est indicative ; elle peut tre ajuste en fonction du type de gnrateur slectionnpour cette nouvelle installation.


Loutil informatique de calcul prsent au chapitre 4 fait ressortir les valeurs des vannes dquilibrage auniveau des radiateurs dans longlet :

Pour faire une correction ou une approche de lquilibrage dans une installation bitube, on peut partir duradiateur le plus loign (gnralement le plus dfavoris) et passer de radiateur en radiateur en suivant lecircuit de distribution et en rduisant la fermeture de la vanne dune valeur correspondant la perte decharge de distribution.

A ce titre, le Tableau 4 fournit des exemples de position de rglage des robinets pour chacun des robinets(depuis le plus loign jusquau plus proche de la chaudire) en fonction du dbit deau de linstallationbitube. La perte de charge du rseau de distribution est prise gale 1kPa par longueur de 5m (distanceentre chaque radiateur).

Tableau 4 : Exemple de positions de rglage dun raccord 1/2" en fonction de la position du radiateur (du plus loignjusquau plus proche de la chaudire) et du dbit deau dans linstallation bitube

optimisation

annexes44

Tableau prsentant les principaux critres influenant la puissance mise des radiateurs

Critres influenantla puissance misedes radiateurs

Position du radiateurdans la pice

Effet sur la puissance mise Prconisations

La position du radiateur influe sur lapuissance mise et le niveau de confortressenti, surtout dans le cas des locaux moinsbiens isols (avant RT 2000).

Un positionnement en allge de fentre estrecommand pour 2 raisons :- son efficacit optimale ;- un confort thermique accru grce la

compensation de leffet de paroi froide.

Dans le cas dune baie vitre, placer leradiateur sur une des parois latrales proximit de la baie vitre.

Distance au mur Lorsque la distance du radiateur par rapportau mur est infrieure 2 cm, la puissancemise du radiateur peut tre rduite de plusde 10% par rduction de leffet deconvection.

Sassurer dune distance minimale de 25 mmlors de la pose dun radiateur. Se reporter aux conditions de poserecommandes par les fabricants deradiateurs.

45

Critres influenantla puissance misedes radiateurs

Effet sur la puissance mise Prconisations

Distance au sol Un radiateur plac trop prs du sol verra sapuissance rduite du fait dune perte deconvection.Perte de puissance pouvant atteindre 50% si distance au sol infrieure 5 cm.

Placer les radiateurs une hauteur minimalede 10 cm. Se reporter aux conditions de poserecommandes par les fabricants deradiateurs.

Encastrement du radiateur

Si un radiateur est encastr, la pertedmission dpend du type de radiateur etde la distance entre le haut du radiateur et laniche.Les radiateurs lments et tubulaires sontpeu affects.Les radiateurs panneaux de type 10 21peuvent voir leur puissance mise rduite delordre de 10% pour une distance de 40 mm.Les panneaux de type 22 et 33 sont affects delordre de 15% pour une distance de 80 mm.

Tenir compte de ces fortes rductions depuissance dans le dimensionnement desradiateurs. Dans ce cas, il faut intgrer unsurdimensionnement dans le logiciel.

Sur cette Figure : courbe 1 : radiateurs tubulairescourbe 2 : radiateurs lments acier ou fontecourbe 3 : panneaux type 10courbe 4 : panneaux type 11courbe 5 : panneaux type 20courbe 6 : panneaux type 30courbe 7 : panneaux type 22courbe 8 : panneaux type 33

annexes46

Source : arrt ministriel dfinissant lentretien annuel des chaudires de 4 400 kW.

Rendements des chaudires gaz, fioul et boisLes rendements sur PCI (Pouvoir Calorifique Infrieur) des chaudires anciennes, standard, basse tempratureet condensation sont fournies dans les tableaux suivants. Elles sont fournies pour des puissances nominalesdomestiques (entre 24 et 35 kW) pour les combustibles gazeux, liquides et solides en fonction de la puissancede lappareil.

Source : rgles TH-C-E-ex (rglementation thermique dans lexistant).

Chaudires gaz Anciennet PuissanceRendement Rendement puissance 30% nominale de puissance

Chaudires anciennes davant 1980 24 35 kW 82% 77%de 1981 1985 24 35 kW 85% 80%de 1986 1990 24 35 kW 86% 83%

Chaudire standard (haut rendement) depuis 1991 24 35 kW 87% 84%Chaudire basse temprature depuis 1991 24 35 kW 90% 90%Chaudire condensation depuis 1991 24 35 kW 92,5% 98,5%

Source : rgles TH-C-E-ex (rglementation thermique dans lexistant).

Chaudires fioul Anciennet PuissanceRendement Rendement puissance 30% nominale de puissance

Chaudires anciennes davant 1970 27 35 kW 77% 67%de 1970 1975 27 35 kW 80% 75%de 1976 1980 27 35 kW 81% 80%de 1981 1990 27 35 kW 83% 82%

Chaudire standard depuis 1991 27 35 kW 87% 84%Chaudire basse temprature depuis 1991 27 35 kW 90% 90%Chaudire condensation depuis 1991 27 35 kW 92,5% 98,5%

Chaudires combustible solide Anciennet PuissanceRendement puissancenominale

Bois de bches : tirage naturel jusquen 1995 27 35 kW 60%Combustion assiste par ventilateur 27 35 kW 75%Bois de bches : tirage naturel 27 35 kW 65%Combustion assiste par ventilateur de 1996 2004 27 35 kW 75%Granules de bois 27 35 kW 95%Bois de bches : tirage naturel 27 35 kW 70%Combustion assiste par ventilateur depuis 2005 27 35 kW 80%Granules de bois 27 35 kW 85%Bois dchiquet 27 35 kW 85%

47

Performances des gnrateurs pour le calcul des consommations annuelles normalises de chauffageLe tableau suivant dtaille les performances utilises pour les diffrents gnrateurs considrs lors du calculdes consommations annuelles normalises de chauffage (chapitre 5.2 page 38).

Type de gnrateurs Mode de rgulation Puissance (kW) Performancesde la temprature de leau

Chaudire standard Temprature deau constante Rendement 100% : 87%

Temprature deau rgule 24 Rendement 30% : 84%sur temprature extrieure Pertes larrt : 280 W

Chaudire Temprature deau constantebasse temprature Temprature deau rgule Rendement 100% : 90%

sur temprature extrieure 24 Rendement 30% : 92%

Temprature deau rgule Pertes larrt : 100 Wsur temprature ambiante

Chaudire gaz Temprature deau rgule Rendement 100% : 97% condensation sur temprature extrieure 24 Rendement 30% : 107%


Chaudire fioul Temprature deau rgule Rendement 100% : 97% condensation sur temprature extrieure 24 Rendement 30% : 103%


PAC air/eau Temprature deau rgulehaute temprature sur temprature extrieure

8 COP de 2,3 +7C/47-55C

bibliographie48

Association Franaise pour les Pompes Chaleur (AFPAC)Guide Technique N1 : Les pompes Chaleur dans lExistant sur rseaux hydrauliques, 2004.

Association Technique des Industries Thermiques et Arauliques (ATITA)Base de donnes rassemblant les performances des radiateurs eau chaude (www.rt2005-chauffage.com).

Arrt du 29 septembre 2009 relatif au contenu et aux conditions d'attribution du label hauteperformance nergtique rnovation.

Arrt du 8 aot 2008 portant approbation de la mthode de calcul Th-C-E-ex : les rendements pardfaut des chaudires gaz et fioul sont indiqus dans la mthode de calcul.

Arrt du 3 mai 2007 relatif (au contenu et aux conditions d'attribution du label haute performancenergtique) aux caractristiques thermiques et la performance nergtique des btiments existants.

CERTITA.orgOrganisme grant la certification notamment des marques NF Radiateurs eau chaude, pompes chaleuret variations temporelles des robinets thermostatiques. (http://www.certita.org/referentiel_integral.html pour les donnes certifies relatives aux pompes chaleur ;www.certita.org/autres-produits pour les variations temporelles certifies des robinets thermostatiques).

Energies et AvenirGuide professionnel Entretien annuel des chaudires de puissance nominale comprise entre 4 et 400 kW, 2009.

Remerciements aux experts de la CAPEB, Cardonnel Ingnierie, CETIAT,Chauffage Fioul, COSTIC, CSTB, Finimetal, Comap Group, GDF-SUEZ,ACOVA et ZEHNDER, UNCP-FBB et Profluid pour leur participation llaboration de ce Guide ainsi qu Uniclima pour la coordination et le suivides travaux.

Membres dEnergies et AvenirACR(Syndicat des Automatismes du gnie Climatique et de la Rgulation)

CAPEB(Confdration de l'Artisanat et des Petites Entreprises du Btiment)

CFBP(Comit Franais du Butane et du Propane)

Chauffage Fioul(Association pour l'Utilisation Performante du Fioul Domestique)

CTCC(Centre Technique du Cuivre pour les Canalisations)

FF3C(Fdration Franaise des Combustibles, Carburants et Chauffages)

Fedene(Fdration des services Energie Environnement)

FNAS(Fdration nationale des Ngociants en Appareils Sanitaires, chauffage,climatisation et canalisation)

GDF SUEZ

Profluid(Association Franaise des pompes, des compresseurs et de la robinetterie)

UECF-FFB(Union des entreprises de gnie Climatique et Energtique de France)

UNCP-FFB(Union Nationale des Chambres Syndicales de Couverture et de Plomberie)

UNICLIMA(Syndicat des industries thermiques, arauliques et frigorifiques)

Energies et Avenir8 terrasse Bellini92807 Puteaux cedexE-mail : [email protected] CO

HN &

WOL

FE 2

010

Elment le plus visible dune installation de chauffage, le radiateur est unepice dterminante de la performance reconnue du systme de boucle eauchaude. Car, au-del de garantir un confort thermique optimal et desintgrer au mieux dans lespace de vie, un radiateur bien adapt permetune amlioration de la performance nergtique de linstallation, unerduction des consommations et donc des missions de CO2.

Ce Guide est destin aux professionnels de linstallation des systmes dechauffage afin de les accompagner dans la dmarche de dimensionnementdes radiateurs. Y sont galement fournis des mthodes et des outilspermettant un bon quilibrage de linstallation.

Aussi bien pour une installation neuve que dans le cadre dune rnovation,le radiateur doit tre choisi en fonction de linstallation, de sa configurationet de ses caractristiques. Men pas pas, un dimensionnement correct duradiateur assure la diffusion de la chaleur, un critre-cl de russite.

guide dimensionnement radiateur

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