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Lycée du val de saone 1 Modes de chauffage pour des locaux Modes de chauffage pour des locaux Deux modes d’échanges thermique sont principalement utilisés pour le chauffage des locaux : La convection, Le rayonnement. En complément du cours
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Modes de chauffage pour des locauxModes de chauffage pour des locaux
Deux modes d’échanges thermique sont principalement utilisés pour le chauffage des locaux :
La convection,
Le rayonnement.
En complément du cours
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La convection, c’est :La convection, c’est :
Un transfert d’énergie thermique utilisant de l’air en mouvement comme fluide de transfert entre le système de chauffage et les personnes à chauffer.
La température de l’air sera toujours supérieure à la température des parois du local chauffé T° air > T° parois
L’air est le fluide caloporteur entre source et environnement.
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Le rayonnement c’est :Le rayonnement c’est :
Un transfert d’énergie thermique utilisant les ondes électromagnétiques comme vecteur de transfert entre le système de chauffage et les locaux et/ou personnes à chauffer..
La température de l’air sera toujours inférieure à celle des éléments de la pièce (mobilier, mur …)
Ce procédé est envisageable dans le résidentiel, le tertiaire et l’industrie
Il n’y a pas de fluide caloporteur
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Système de chauffage électriqueSystème de chauffage électrique
Deux notions clés pour le chauffage des locaux :
La convection = convecteur ou générateur d’air chaud pulsé avec ou sans réseau de diffusion d’air
Le rayonnement = émetteurs de 35°c à 2400°c sélectionnés selon la hauteur du local à chauffer, la réglementation en vigueur, le confort souhaité par le client et la destination du bâti.
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La convection :La convection :
Les systèmes convectifs :
L’offre se décline en trois grandes familles :
Les convecteurs, radiateurs et accumulateurs,
Les aérothermes,
Les roof-top et les centrales de traitement d’air (CTA).
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La convection : technologieLa convection : technologie
Convection ÉchangeurFluide
caloporteur interne
Réseau de diffusion d’air
Convecteur Naturelle-Résistances ailetée _ non
Radiateur Naturelle-Corps de chauffe en font ou acier
Eau huile non
Accumulateur Forcée -Résistances _ non
Aérotherme Forcée
-Résistances ailetée
-Batterie à ailette
_
Eau vapeur
non
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Le RayonnementLe Rayonnement
Les systèmes rayonnant : principes
• le plancher chauffant : le câble chauffant noyé dans la dalle de béton, émet 40% à 50% de son énergie sous forme de rayonnement, on le considère comme un système rayonnant.
• Le plafond rayonnant modulaire : destiné aux locaux de hauteur inférieure à 4m.Il se caractérise par un température de surface inférieure à 40°c. Les éléments s’incorpore dans le plafond.
Les modules rayonnants et le modules neutres associés à l’ossature du plafond suspendu constituent le Plafond Rayonnant Modulaire.
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Le RayonnementLe Rayonnement
la cassette basse température : Elle est plus particulièrement destinée aux locaux de hauteur comprise entre 4 et 6 m maxi.Elle se caractérise par une température de surface de 70 à 100°C.
La cassette moyenne température : Elle est utilisée dans les locaux de hauteur supérieure à 6 m et généralement limitée à 10m.Elle se caractérise par une température de surface comprise entre 100 et 380°C suivant sa technologie.
Le Radiant InfraRouge Court (IRC) : Il est spécifique au chauffage de zones ou de postes de travail. La température de la source est comprise entre 2 200 et 2 400°C.
Avertissement*Préalablement au choix et à l'utilisation d'un système de chauffage par rayonnement, une étude de dimensionnement et de calcul thermique effectuée par un Bureau d'Etudes est indispensable.
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Paramètres des échangesParamètres des échanges
Les échanges thermiques par rayonnement sont liés à :
• la puissance de la source,
• la surface d'échange,
• La distance entre l'émetteur et le récepteur
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Le principe de baseLe principe de base
Deux corps échangent de l'énergie par rayonnement si et seulement s'il existe entre eux une différence de température.
L'énergie échangée dépendra des grandeurs suivantes :
la différence de température entre les deux corps,
la puissance d'émission du corps le plus chaud,
les surfaces des corps en vis-à-vis,
la distance entre les deux corps,
le coefficient d'absorption totale du corps le plus froid,
la transparence du milieu qui sépare les deux corps.
Dans le cas du rayonnement, il n’y a pas de fluide thermique qui assure le passage de l’énergie d’un corps à un autre, c’est-à-dire de l'émetteur au récepteur.
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Le rayonnement : Comment ? Le rayonnement : Comment ? Les échanges thermiques par Les échanges thermiques par
rayonnementrayonnement
Si l’on prend le cas du soleil, qui a une température de plus de 5 000°C et un bonhomme de neige à 0°C, il y a une distance de 150 millions de kilomètres qui les sépare.
Et pourtant, quand le soleil veut bien se montrer, le bonhomme de neige fond. Si on interpose un écran entre eux deux, le bonhomme de neige va fondre plus difficilement sous l’effet du soleil.
Les échanges par rayonnement sont liés à :
la différence de température,
la distance,
la transparence du milieu.
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Le rayonnement : Comment ? Le rayonnement : Comment ? Les échanges thermiques par Les échanges thermiques par
rayonnementrayonnement
Dans le cas de la flambée dans la cheminée, selon l'intensité du feu, la position devant la cheminée et la couleur (claire ou sombre) des vêtements portés, la personne se réchauffera plus ou moins vite.
Les échanges par rayonnement sont liés à :
la puissance d'émission du corps le plus chaud,
les surfaces des corps en vis-à-vis,
l'absorption totale du corps le plus froid.
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Principe :Principe :
Une expérience intéressante a été réalisée au M.I.T. (Massachussetts Institut of Technology).
On a utilisé une chambre expérimentale dont les parois pouvaient être refroidies et dans laquelle on pouvait introduire de l'air chaud.
On a fait monter la température de l'air
jusqu'à 48°C alors que les parois
restaient froides :
les occupants avaient froid.
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Principe :Principe :
L'expérience contraire a ensuite été effectuée, on a chauffé les parois et abaissé la température de l'air jusqu'à 10°C.Cette fois les occupants avaient trop chaud.
En effet, le refroidissement de l'air ne suffit pas à compenser l'apport de chaleur dû au rayonnement des parois vers les corps occupants. Cette expérience prouve le rôle déterminant de la température des parois dans la sensation de confort.
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Confort :Confort :
L'homme échange en permanence sa chaleur avec son environnement. Une perte trop rapide de chaleur provoque une sensation de froid. L'organisme parvient à maintenir son équilibre thermique en faisant intervenir des mécanismes régulateurs complémentaires désagréables tels que le frissonnement.
Il est donc nécessaire d'obtenir un point de neutralité thermique coïncidant avec une perte imperceptible des calories du corps, sans déséquilibre et sans malaise, ce qui correspond à la température de confort. Cette dernière est définie par la température de l'air, la température des parois, la vitesse de l'air et l'hygrométrie.
C'est pourquoi : le chauffage par rayonnement correspond parfaitement au besoin de confort de l'homme.
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Règle :Règle :
On peut dire que la température de confort est définie par la règle suivante :
Température de confort (Tr) : (dite température résultante)
Tr = Parois 16°c + Air 22°c
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Tr = 19°c
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Règle :Règle :
Pour apporter un confort optimum, la température résultante doit être obtenue à partir des deux paramètres (température des parois et température de l'air) les plus proches l'un de l'autre.
Exemple d'un local chauffé par un plafond rayonnant : Dans ce cas, le corps de l'occupant diffuse modérément ses calories vers les parois tempérées et trouve ainsi naturellement son équilibre thermique
(confort maximum).
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BibliographieBibliographie
Source : Promodul (http://www.espace-elec.com/home.htm)
