révision partie 3 : Chauffage à eau chaude

• Les systèmes de chauffage à eau chaude utilisent l'eau comme fluide caloporteur.
• La température d'ébullition d'un liquide dépend de sa pression.
• Il est possible d'utiliser de l'eau à une température légèrement inférieure à celle de la vapeur saturée, pour une même pression de service.
• La quantité de chaleur transmise dépend de la différence de température entre la surface du convecteur et l'air ambiant, de la surface de transmission et de la vitesse de circulation de l'eau et de l'air.

Types d'installations de chauffage à eau chaude

• Installations à basse température : fonctionnent à 115°C ou moins, avec une différence de température entre l'alimentation et le retour de 6 à 18°C (10 à 30°F); ces installations peuvent être à circulation naturelle (gravité ou thermosiphon) ou mécanique (forcée ou pompée).
• Installations à haute température : fonctionnent à une température supérieure à 120°C, sans dépasser 200°C, avec une différence de température entre l'alimentation et le retour de 25 à 38°C; la température élevée permet de réduire le diamètre des tuyaux pour les grandes surfaces; ces installations sont toujours à circulation forcée.

Circulation du fluide

• Systèmes à circulation naturelle: Basés sur la différence volumique entre l'eau chaude et l'eau froide, ces systèmes ont presque disparu.
• Systèmes à circulation mécanique: Utilisent des installations du réseau de tuyauterie en série et en série avec déviation par tés à venturi, ainsi que des systèmes à deux tuyaux et à retour renversé.
• Systèmes à un tuyau: Le même tuyau sert à la fois de conduite d'amenée et de retour, les unités chauffantes ou radiateurs peuvent être raccordés en série ou en dérivation avec des tés à venturi.
• L'eau circule à travers tous les appareils de chauffage d'un même circuit dans les installations en série.
• L'impossibilité de régler la puissance calorifique des radiateurs individuellement, sauf avec des convecteurs à volet d'air, représente l'inconvénient principal.

Distribution en colonnes montantes

• Ce modèle de distribution se retrouve souvent dans les tours d'habitation et les édifices à bureaux.
• Il comprend une conduite principale d'alimentation et une conduite principale de retour installées à la verticale.
• Des boucles de distribution de chauffage se ramifient à ces conduites principales.
• Ces boucles peuvent être à retour direct ou inversé.
• Il est possible de contrôler l'admission d'eau dans les appareils de chauffage pour réduire les problèmes de surchauffe.

Installation à tés à venturi

• Les systèmes à un tuyau avec té à venturi, communément appelés monoflow, utilisent une seule conduite principale depuis la sortie de la chaudière jusqu'à la prise de retour.
• Les unités chauffantes sont raccordées par deux tuyaux plus petits (branchements d'amenée et de retour).
• Les tés à venturi augmentent la vitesse de l'eau à la sortie de l'embouchure par leur forme.
• Les tés créent une aspiration ou un refoulement selon leur raccordement.
• Un seul té est requis quand le radiateur est situé juste au-dessus du tuyau principal, mais deux tés sont nécessaires quand il est situé plus bas.
• Ce système à un tuyau permet d'installer un robinet de contrôle sur chaque radiateur, mais coûte plus cher à l'installation.

Système à deux tuyaux

• Ce système utilise une conduite pour transporter l'eau chaude de la chaudière aux radiateurs et une seconde conduite pour ramener l'eau froide à la chaudière.
• Il existe deux types : système à retour inversé et système à retour direct.

Installation à retour inversé

• Le raccordement de retour des radiateurs dans la conduite principale se fait dans l'ordre inverse de leur raccordement au système d'alimentation.
• Le premier radiateur raccordé à l'alimentation est le dernier sur le retour.
• Ce système égalise la distance que l'eau parcourt à travers tous les radiateurs, permettant une distribution plus égale de l'eau.

Installation à retour direct

• Le premier radiateur alimenté est aussi le premier raccordé à la conduite de retour.
• Le circuit aller-retour du premier radiateur est beaucoup plus court que celui du dernier, ce qui peut produire des problèmes de balancement.
• Ce système est rarement utilisé, sauf avec des corps de chauffe à grande résistance ou comme circuit secondaire dans les grands systèmes.

Systèmes à panneaux radiants

• Ces systèmes ont perdu de leur popularité à cause de leur coût d'installation.
• Toutefois, avec l'arrivée de nouveaux matériaux comme le plastique, on retrouve de plus en plus ces installations, surtout dans les résidences haut de gamme.
• Les radiateurs sont remplacés par des réseaux de tuyauterie placés soit dans le plancher, soit dans le plafond, ou les deux.
• Un édifice peut être composé de plusieurs zones contrôlées individuellement.
• Les boucles sont raccordées à des nourrices de départ et de retour, qui peuvent être près de la chaudière ou ailleurs dans le bâtiment.

Applications des systèmes à panneaux radiants

• Environnements spécifiques : appréciés dans les endroits où les personnes travaillent près du sol (ateliers de mécaniciens) ou dans les lieux où les déplacements de poussière par courant d'air sont à éviter.
• Extérieurs : utilisés pour la fonte de la neige (rampes de livraison, entrées de garages, trottoirs et entrées d'édifices commerciaux/hôpitaux).
• Résidences : appréciés pour le confort (pieds chauds), le fonctionnement silencieux et la stabilité du niveau de chaleur.

Zonage des systèmes à eau chaude

• Une zone est définie comme une pièce ou un ensemble de pièces dont la température est contrôlée indépendamment des autres sections d'un édifice.
• Ce contrôle permet de fournir la quantité exacte de chaleur nécessaire au bon endroit, au bon moment.
• Il existe trois modèles de base de zonage : par soupapes, par circulateurs, ou par boucles primaires et secondaires.

Zonage par soupape

• Les soupapes (à deux ou trois voies) sont opérées par des moteurs électriques, thermostatiques ou pneumatiques.
• Elles doivent fermer hermétiquement pour ne pas affecter la température des zones, et sont généralement mues par un moteur électrique fonctionnant à bas voltage.
• Les soupapes électriques ouvrent ou ferment selon la commande d'un thermostat et peuvent être munies d'un interrupteur auxiliaire agissant sur le fonctionnement du brûleur et du circulateur.
• Dans de grands édifices, le zonage par soupapes motorisées à chaque radiateur peut causer des problèmes de pompe ; pour y remédier, on peut prévoir une déviation avec un régulateur qui s'ouvre sous l'effet de l'augmentation de pression lorsque la plupart des soupapes sont fermées.

Zonage par circulateurs

• Ce mode est surtout employé dans les petites installations (résidences unifamiliales), où une pompe est utilisée pour le rez-de-chaussée et une autre pour le sous-sol.
• Le contrôle se fait pour un ensemble de pièces et non pièce par pièce.
• Un circulateur doit être sélectionné pour chacune des zones à contrôler.
• Les applications du zonage par circulateurs sont limitées, les coûts d'installation sont beaucoup plus élevés.
• Ces systèmes sont toutefois fiables et nécessitent très peu d'entretien.

Zonage par boucles primaires et secondaires

• Ce mode utilise des pompes pour alimenter les boucles et peut également utiliser des soupapes pour contrôler la température des pièces desservies par les boucles secondaires.

Avantages

• Arrangements populaires qui permettent de réduire la capacité des pompes, diminuer les coûts d'installation et faire circuler la bonne quantité d'eau à la bonne température dans chaque zone.

Circuits primaires

• Ils peuvent être configurés selon les systèmes à tés à venturi, à retour inversé ou à retour direct.
• La pompe du circuit primaire fonctionne continuellement en mode d'opération normale.

Circuits secondaires

• Varient selon les besoins : à té à venturi, à deux tuyaux, à panneaux radiants, en série, ou pour servir des échangeurs de chaleur.
• Le principal avantage de ce système est son aptitude à contrôler facilement plusieurs circuits secondaires opérant avec diverses configurations de tuyauterie et de procédés à des températures différentes par un seul circuit primaire avec soupapes à trois voies.

Champs d'application et caractéristiques

• Le chauffage à eau chaude s'utilise dans tous types de bâtiments (immeubles à logements multiples, édifices à bureaux, écoles, hôpitaux et secteur industriel).
• Son coût d'installation élevé a contribué à sa perte de popularité dans le domaine résidentiel.

Avantages

• Vie de l'installation très longue.
• Entretien facile.
• Fonctionnement silencieux.
• Facilité de réglage par zone.

Inconvénients

• Risque de gel lors de panne prolongée.
• Humidification centrale impossible.
• Combinaison impossible avec une installation de climatisation.
• Frais d'installation élevés.
• Le zonage par circuits primaire et secondaire peut contrôler facilement plusieurs circuits secondaires opérant avec diverses configurations de tuyauterie à des températures différentes par un seul et même circuit primaire avec soupapes à trois voies.