Manuel d’Hydronique Moderne - La source des foyers de ...€¦ · Parmi les centaines de...

Manueld’HydroniqueModerne

• Résident ie l

• Industr ie l

• Commercia l

• Fonte de neige/g lace

Solut ions profess ionel les de chauffagepar rayonnement

P R E M I È R E É D I T I O N

MA N U E L D ’HY D R O N I Q U E MO D E R N E

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Les données techniques sont le résultat d’analyses

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INTRODUCTION

L’HYDRONIQUE MODERNE

Tous les ans, des dizaines de milliers d'immeubles sont mis en chantier dans toute l'Amérique du Nord. Desmilliers d'autres sont l'objet de rénovations. Qu'ils soient neufs ou en rénovation, la plupart de ces bâtimentsdevront être équipés d'un système de chauffage à installer ou à modifier. Parmi les centaines de décisions qu'ilsauront à prendre, les propriétaires auront à sélectionner un système de chauffage.

Malheureusement, et la plupart du temps involontairement, le choix d'un tel système repose sur des facteurs qui,en fin de compte, n'apportent pas au propriétaire ou aux occupants le confort qu'ils attendent.

Dans de nombreux cas, le système de chauffage, souvent considéré comme une partie du bâtiment indispensablemais sans attrait, est sélectionné uniquement en fonction de son coût d'installation. Dans d'autres cas, lasélection repose strictement sur ce que le constructeur offre ou recommande. Enfin, ce choix peut égalementdépendre des systèmes habituellement offerts pour le type de bâtiment en construction ou l'emplacement de cebâtiment. De telles décisions peuvent se traduire par des années d'inconfort dans des immeubles difficiles àchauffer. Avec le recul, de nombreuses personnes ayant pris ce genre de décisions et en ayant supporté lesconséquences seraient prêtes à changer rapidement d'avis si elles en avaient l'occasion. La plupart d'entre ellesinvestiraient d'ailleurs facilement plus d'argent (au besoin) dans un système de chauffage qui réponde réellementà leurs attentes.

Cette situation n'est pas irrémédiable!

En fait, peu nombreuses sont les personnes qui n'apprécient pas un intérieur chaud et confortable par une froidejournée d'hiver. Que ce soit à la maison ou au travail, cette douce chaleur leur fait oublier la neige, la glace et levent qui souffle à l'extérieur. Un tel environnement procure en effet une sensation de bien-être et decontentement et la productivité s'en trouve améliorée.

Le chauffage hydronique vous offre un tel environnement. Dans n'importe quel immeuble, ce genre de chauffageassure un confort inégalé durant des années.

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MANUEL D’HYDRONIQUE MODERNE DE IPEX

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La technologie hydronique possède la capacité sanspareille de transférer la chaleur avec précision àl'endroit désiré et au moment voulu. L'apport dechaleur s'effectue doucement, en silence et sans créerde courants d'air désagréables ni transporter depoussière et de polluants atmosphériques dansl'immeuble. Un système hydronique bien conçu coûtesouvent nettement moins cher à utiliser que les autresinstallations de chauffage.

Il existe une vaste gamme d'installations de chauffagehydronique, que ce soit dans une pièce supplémentaireou dans de grands immeubles industriels et commer-ciaux. Un concepteur compétent est en mesure deconfigurer un système répondant aux besoins exactsd'un bâtiment et de ses occupants. Les systèmess’installent sans compromettre la structure dubâtiment ni remettre en cause son aspect esthétique.

En bref, le chauffage hydronique s'adresse aux gensavisés qui attendent d'un immeuble qu'il soit aussiconfortable qu'agréable à regarder. En matière deconfort, de flexibilité et de rendement, le chauffagehydronique établit une norme selon laquelle les autresformes de chauffage devraient être évaluées.

C'est le bon moment

Il n'y a jamais eu de meilleur moment, pour un profes-sionnel du chauffage, pour s'intéresser à l'hydronique.En effet, de nouveaux matériaux, et outils deconception, ainsi que de nouvelles techniques d'instal-lation offrent aujourd'hui aux professionnels innova-teurs des occasions d'affaires rentables et sansprécédent.

IPEX a élaboré ce manuel pour vous aider à mettre enœuvre la technologie du chauffage hydronique enutilisant le dernier cri de la conception et de l'instal-lation. Notre but est de vous aider à satisfaire lesbesoins exacts de vos clients en utilisant les méthodesles plus raffinées et les matériaux offerts en matière dechauffage hydronique moderne. Nous désironsalimenter votre réflexion et vous donner le réflexe depenser «C’est possible» lorsque des situations vousauraient conduit à des compromis en l'absence de lasouplesse offerte par l'hydronique.

Un système de tuyauterie universel

La tuyauterie constitue naturellement un composantessentiel de tout système hydronique. Non seulementcette tuyauterie doit-elle contenir l'eau chauffée souspression en toute sécurité, mais elle doit égalementrésister à la corrosion, au cycle thermique et s'installerfacilement.

Les tuyaux Kitec XPAMC ont été lancés par IPEX en1988 comme tuyauterie pressurisée à usagesmultiples, tant pour le chauffage hydronique, que ladistribution d'eau potable. De par leur fabrication, lestuyaux Kitec combinent les meilleures propriétés del'aluminium et du polyéthylène réticulé (PER), pour unproduit composite unique en son genre utilisable dansdes conditions de service dépassant souvent les limitesdu métal ou de la matière plastique seule. La partiecentrale en aluminium des tuyaux Kitec XPA offre à lafois résistance et facilité de cintrage. L’aluminiumréduit considérablement les effets de contraction etdilatation associés aux changements de températurecomparativement aux tuyaux en plastique seulement. Ilforme également une barrière extrêmement efficacecontre la pénétration de l'oxygène, qui peut corroderles autres composants d'un système hydronique.

La couche extérieure PER assure l'intégrité de la partiecentrale en aluminium, en la protégeant contrel'abrasion et l'action des produits chimiques, lorsqu'onl'encastre dans un matériau comme le béton. Lacouche intérieure PER a une surface lisse et procured'excellentes caractéristiques hydrauliques, ainsiqu'une très bonne résistance chimique.

De par leur fabrication unique en son genre, les tuyauxKitec XPA offrent également une excellente flexibilitépour une installation facile, particulièrement dans lesendroits exigus, dans lesquels il n'est tout simplementpas possible d'envisager de tuyauterie rigide.

Contrairement à la plupart des tuyaux en matièreplastique, les produits Kitec XPA conservent la formevoulue après cintrage. Il est également facile de lesredresser, pour une installation d'aspect propre etprofessionnel dans les endroits exposés.

Les tuyaux Kitec XPA sont véritablement des produitsuniversels convenant à toutes sortes d'usages, dans lessystèmes de chauffage hydronique. De la dalle chauf-fante aux murs et plafonds chauffants en passant parles systèmes de fonte de neige et les circuits pourplinthes chauffantes, vous vous apercevrez que lesqualités des produits Kitec XPA en font le choix parexcellence pour tous vos besoins de tuyauterie dechauffage hydronique.

De la tuyauterie aux systèmes

En plus des tuyaux Kitec, IPEX offre également unegamme complète d'accessoires, comme les raccords detuyauterie, les manifolds et les coffrets de commandeAmbio-Confort. Tous ces produits sont conçus pour uneinstallation rapide et simple, et peuvent s'utiliser dansde nombreuses applications. Dans les sections qui

suivent, nous vous présenterons de nouvellesméthodes d'utilisation de ces produits, pour concevoiret installer des systèmes susceptibles de mettre envaleur la qualité et le confort qui caractérisent depuislongtemps l'hydronique. Ce sont des techniques quivous permettront de tirer avantage des projetsprésentant des défis que d'autres ne veulent pasrelever tout en assurant votre réputation commevéritable professionnel du confort.

De concert avec IPEX, vous pourrez maîtriser avecsuccès les innombrables possibilités offertes par latechnologie de l'hydronique moderne.


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Section 1: De nombreuses possibilités ! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

Section 2: Options de sources de chaleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

Section 3: Régulation de la température de l'eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

Section 4: Méthodes de chauffage par rayonnement dans le plancher . . . . . . . . . . .33

Section 5: Murs et plafonds rayonnants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57

Section 6: Systèmes de manifolds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63

Section 7: Coffrets de commande préfabriqués . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73

Section 8: Systèmes de distribution pour chauffage hydronique . . . . . . . . . . . . . . . .87

Section 9: Conception de systèmes hydroniques multiples . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99

Section 10: Tuyaux pour chauffage à rayonnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109

Section 11: Chauffage hydronique pour fonte de neige / glace . . . . . . . . . . . . . . . .115

Annexes

TABLE DES MATIÈRES

SECTION

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DE NOMBREUSES POSSIBILITÉS !

Question:Quelles demandes de chauffage peut-on satisfaire au moyen de la technologie hydronique moderne?

Réponse:Pratiquement n'importe quelle demande imaginable!

Pendant des années, le concept de chauffage hydronique a fait penser à des radiateurs en fonte ou à des plinthes chauf-fantes à tube à ailettes, installés dans des maisons d'habitation et des immeubles commerciaux - rien de plus.

Les premiers systèmes hydroniques étaient habituellement considérés comme «résidentiels» ou «commerciaux» parnature. Les systèmes résidentiels étaient du ressort des entrepreneurs en plomberie/chauffage. Les règles de conceptionempiriques suffisaient habituellement, étant donné le peu de variétés des systèmes installés. La tuyauterie et lesméthodes de régulation sont restées à peu près inchangées sur ces systèmes entre les années 50 et les années 80 enAmérique du Nord.

Les systèmes hydroniques commerciaux, distincts de leurs équivalents résidentiels, formaient un monde véritablementà part. En effet, les techniques reposant sur les tuyauteries primaires/secondaires, les systèmes de distribution d'eau àmultiples températures, ainsi que la régulation en fonction de la température extérieure étaient mis en œuvre avecsuccès dans les systèmes commerciaux, mais n'étaient pratiquement jamais considérés pour des installations résiden-tielles.

L'hydronique entre dans une ère nouvelleLes temps ont bien changés, du point de vue de l'hydronique. Les systèmes résidentiels et commerciaux partagentmaintenant certaines solutions communes en matière de tuyauterie et de régulation. Ainsi, des méthodes d'installationintéressantes mises au point il y a plusieurs dizaines d'années sont actualisées, en faisant appel à des matériaux et desprincipes de commande modernes, assurant des décennies de fonctionnement fiable et économique en énergie.

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L'époque où les systèmes hydroniques ne comprenaientque les radiateurs en fonte, ainsi que des tuyauteries encuivre ou en fonte et des plinthes de chauffage à tube àailettes est révolue. Il est aujourd'hui possible, grâce à denouveaux produits comme les tuyaux Kitec et les coffretsde commande Ambio-Confort, d'installer des systèmes dequalité répondant à des demandes de chauffagemultiples. Les systèmes modernes peuvent comprendreun certain nombre d'émetteurs de chaleur. On sélectionnechacun de ces émetteurs en fonction des exigencesthermiques, esthétiques et budgétaires précises d'unprojet.

On demande aujourd'hui aux entrepreneurs en chauffagehydronique de fournir des systèmes pour des projets detoutes tailles, allant du petit appartement à la maisond'habitation construite sur mesure, en passant par uncertain nombre d'immeubles à usage commercial. Chaqueprojet comporte ses exigences propres.

Les systèmes modernes comprennent plusieurs genresd'émetteurs de chaleur, fonctionnant à différentestempératures d'eau; ils peuvent être divisés en unedouzaine de zones, chaque zone étant dotée d'unerégulation indépendante.

Certains entrepreneurs hésitent à se lancer dans l'instal-lation de systèmes aussi complexes. D'autres au contraireconsidèrent que, en utilisant les bons matériaux et lesbonnes méthodes de conception, il est non seulementpossible d'installer de tels systèmes, mais que c'est aussiune excellente occasion de faire des profits et de sedémarquer auprès de la clientèle.

L'entrepreneur conscient de ce que la technologiehydronique moderne peut lui offrir, et qui prend le tempsd'étudier l'application des nouvelles méthodes deconception et d'utilisation des nouveaux produits, voit sesaffaires se développer comme jamais auparavant. Leclient avisé recherche ce genre de spécialiste del'hydronique, car il peut lui offrir ce que ses concurrentsne peuvent pas, c'est-à-dire la capacité de combiner lesproduits et méthodes de conception modernes, dans lebut de créer des systèmes de chauffage taillés sur mesurepour répondre aux besoins de leurs clients.

Pour tirer parti de telles occasions, vous devez savoircomment utiliser ces techniques modernes d'installationet de régulation. C'est le but de ce manuel. Il vousapprendra ainsi comment utiliser les tuyaux Kitec, lescoffrets de commande Ambio-Confort et autres acces-soires pour assembler des systèmes hydroniques à la finepointe de la technologie, assurant confort, économie etfiabilité et, par dessus tout, la satisfaction du client. Fortde ces connaissances, vous découvrirez que le chauffagehydronique moderne constitue l'un des créneaux les plusgratifiants et les plus lucratifs de l'industrie du CVC.

La société IPEX possède la volonté et la capacité de vousaider à tirer profit des nombreux avantages offerts à ceuxqui savent comment maîtriser la technologie hydroniquemoderne.

Un système à tout faireL'expression qui s'applique le mieux au concept dechauffage hydronique moderne est la suivante :

Une seule source de chaleur dessert des chargesmultiples

Parmi ces charges, on peut citer :

• Le chauffage par rayonnement des planchers, murset plafonds

• Le chauffage par plinthes et panneaux-radiateurs• Les sous-systèmes aérothermes• Le chauffage indirect de l'eau à usage domestique• Le chauffage de garage intermittent• Le chauffage des piscines et baignoires à remous• La fonte de neige• Le «chauffage urbain» de plusieurs bâtiments

adjacents• Les charges rencontrées dans le domaine de

l'agriculture et de l'horticulture, comme le chauffage des enceintes pour animaux, des serres et le réchauffage du gazon.

De nombreuses installations peuvent comporter plusieursde ces charges, correspondant à des demandes de chaleurdifférentes à des moments différents et à des tempéra-tures différentes.

Par exemple, le meilleur moyen de chauffer les locauxd'un immeuble donné peut consister à combiner plusieursémetteurs de chaleur hydronique. Certaines zonespeuvent être parfaitement adaptées au chauffage parrayonnement dans le plancher, tandis que d'autres serontmieux chauffées par rayonnement dans le plafond. Dansd'autres endroits enfin, le chauffage idéal peut être réaliséau moyen de plinthes ou même de gaines de chauffage àair pulsé assurant la circulation de l'air dans une sectionde traitement équipée d'un serpentin à eau chaude.

Dans presque toutes les maisons et presque tous lesimmeubles commerciaux, on a également besoin d'eauchaude à usage domestique. Dans certains cas, la chargede chauffage correspondante peut être supérieure ouégale à la charge de chauffage des locaux.

De nombreuses installations constituent également uneapplication de choix pour la fonte de neige par chauffagehydronique, encore faut-il que les responsables soientconscients des avantages offerts par rapport aux méthodestraditionnelles d'enlèvement de la neige.

Dans de telles situations, certains concepteurs proposentun système hydronique séparé pour chaque charge. On aainsi une chaudière pour chauffer le bâtiment, une autrepour fondre la neige dans l'allée d'accès au garage etpeut-être encore une autre pour chauffer la piscine. Dansle même immeuble, on peut aussi utiliser un ou plusieurschauffe-eau directs à usage domestique.

Bien qu'une telle approche soit possible, elle permetrarement de tirer parti de la capacité, unique en songenre, d'un système hydronique à raccorder toutes lescharges sur une seule source de chaleur. Cette dernièresolution permet en effet souvent de réduire la taille et lecoût de l'ensemble du système. L'entretien s'en trouveégalement facilité et la consommation de combustibleréduite. Une telle synergie dans un système est renduepossible grâce à la technologie hydronique moderne.

9

De la simplicité à la sophisticationExaminons comment la technologie hydronique moderne,de par sa flexibilité, permet de satisfaire les besoins aussibien des installations simples que des installationssophistiquées.

Commençons par une installation de base : un système dechauffage par le plancher pour un petit agrandissementdans une maison. Comme la charge est faible, on utiliseraun chauffe-eau comme source de chaleur. La figure 1-1illustre ce chauffe-eau ainsi que les autres composants dusystème.

Bien que l'installateur puisse acheter les composants(comme les manifolds, la pompe de circulation en bronzeet le réservoir d'expansion) ainsi que la robinetterieséparément, il peut aussi utiliser un coffret de commandeAmbio-confort, ce qui lui permettra d'économiserénormément de temps et de main-d'œuvre. Tous lescomposants nécessaires sont pré-assemblés dans unmodule compact et d'installation facile.

Tout ce qu'il reste à faire c'est d'installer la tuyauterieentre le coffret de commande Ambio-Confort et lechauffe-eau, raccorder les circuits dans le plancher et

enfin brancher l'alimentation électrique.

Bien que ce système soit de conception très simple etfacile à installer, il peut quand même offrir un confort deloin supérieur à celui obtenu avec d'autres systèmes, dontplusieurs peuvent être plus chers à installer ainsi qu'àutiliser.

Une installation légèrement plus importanteDans une maison de type courant, la charge de chauffagecalculée est souvent supérieure à la puissance généréepar un chauffe-eau, en particulier si ce dernier doitégalement fournir l'eau chaude à usage domestique.

Dans un tel cas, il vaut mieux prévoir une chaudièrecomme source de chaleur.

La figure 1-3 présente un exemple de système hydroniqueassurant le chauffage des locaux grâce à un plancherrayonnant; il fournit l'eau chaude à usage domestique parle biais d'un chauffe-eau indirect.

SECTION 1 DE NOMBREUSES POSSIBILITÉS

sortie d'eau chaude

entrée d'eau froide

C-E

sortie d'eau chaude


C-E

COFFRET DE COMMANDE EN BOUCLE OUVERTE

Figure 1-1

Figure 1-2

sortie d'eau chaude


C-Eindirect

boucle primaire

alimentation

retour

RÉGULATIONDE MÉLANGE

CC CONVENTIONNEL

thermostats de pièce

thermostats de pièce

CC CONVENTIONNEL

CHAUDIÈRE

boucle poureau chaudedomestique

Figure 1-3

10

On a prévu deux coffrets de commande Ambio-Confortpour fournir l'eau et les commandes électriques pour lapartie chauffage des locaux du système. Dans cette instal-lation, des actionneurs électriques ont été montés sur lesrobinets, dans les coffrets de commande Ambio-Confort,afin d'assurer une régulation individuelle de latempérature dans plusieurs pièces. Un système demélange par injection externe a été installé entre lescoffrets de commande Ambio-Confort et la boucleprimaire, dans le but de faire varier la température fournieaux circuits dans le plancher en fonction de latempérature extérieure (régulation en fonction de latempérature extérieure). Ce système de mélange protègeégalement la chaudière contre la condensation des gaz decombustion, due à une température d'eau de retour tropbasse.

Des températures d'eau multiples…pas de problèmeCertains immeubles peuvent exiger (ou certains clientspeuvent préférer) différents émetteurs de chaleurhydroniques qui fonctionnent à des températures d'eaudifférentes. Par exemple, dans une partie du bâtiment, onpeut utiliser un chauffage par rayonnement dans leplancher. Le circuit de tuyauterie dans la dalle deplancher chauffante peut alors fonctionner à unetempérature d'eau de 40,5°C (105°F) dans les conditionsde conception.

Une autre partie du bâtiment peut être chauffée au moyende plinthes avec tubes à ailettes exigeant cette fois-ci une

eau à 82,2°C (180°F). Il est relativement aisé d'assurerces températures d'eau multiples grâce à un système detuyauterie/régulation dont le schéma est illustré à la figure1-4.

Remarquez que le manifold d'alimentation des circuits deplinthes chauffantes est raccordé directement sur laboucle primaire et reçoit ainsi de l'eau chaude (82,2°C(180°F)). Les circuits de chauffage dans le plancher sontalimentés en eau à température réduite, par le biais d'unsystème de mélange par injection et du coffret decommande Ambio-Confort. Notez que tous lescomposants assurant le fonctionnement des circuits dechauffage dans le plancher ont été incorporés dans unseul coffret de commande préfabriqué Ambio-Confort. Lachaudière fournit également de l'eau chaude (82,2°C(180°F)) à l'échangeur de chaleur du chauffe-eauindirect, pour une plus grande efficacité de récupération.

Ce système dessert donc trois charges de chauffagedifférentes, à partir d'eau à deux températures. Mais noussommes encore loin des limites de la technologiehydraulique moderne.

Une installation sophistiquée Supposons qu'après avoir discuté du système ci-dessus,vos clients vous demandent si vous pouvez égalementajouter la fonte de neige, ainsi qu'un chauffage inter-mittent du garage ou de la piscine. Peut-être vousdemandera-t-il même d'assurer ces trois charges dechauffage simultanément. C'est là que l'hydronique peutvéritablement apporter une solution.


CHAUDIÈRE

P/T

alimentation

retour

boucle primaire

dhw loop

CONVENTIONAL CP

82,2˚C(180˚F)

40,5˚C(105˚F)

thermostats de pièceRÉGULATIONDE MÉLANGE

C-Eindirect

sortie d'eau chaude

sortie d'eau froide

Figure 1-4

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Dans une telle situation, vous pouvez offrir à votre clientun système sur mesure et efficace, répondant exactementà ses besoins.

La figure 1-5 illustre l'une des manières d'assembler untel système.

Représentez-vous ce système comme une série de sous-ensembles «branchés» sur une source commune d'eauchaude : la boucle primaire. Le sous-ensemble dechauffage dans le plancher se présente comme sur lafigure 1-4, sauf que maintenant il y en a deux. Ils sonttout simplement branchés sur une boucle primaire plusgrande. Dans le même ordre d'idée, le manifoldalimentant les zones chauffées par plinthes est branchésur la boucle primaire de la même manière que sur lafigure 1-4.

Ce qu'il y a de nouveau, ce sont les sous-ensembles quialimentent l'échangeur de chaleur destiné à la fonte deneige et au chauffage de la piscine. Représentons-nousles échangeurs de chaleur comme des zones de séparationentre l'eau chaude dans la boucle primaire et les fluidestransportant la chaleur vers l'installation de fonte de neigeet de chauffage de la piscine. La chaleur est ainsi trans-férée d'un fluide à l'autre, mais ces derniers ne semélangent jamais. La «centrale thermique» alimentant cesystème sophistiqué comprend deux chaudières

commandées par un dispositif de régulation à étages. Ceconcept - désigné par système à chaudières multiples -est aujourd'hui couramment utilisé dans les grandesinstallations de maisons d'habitation et commerciales. Unsystème à chaudières multiples est dimensionné pourfournir une puissance suffisante pour satisfaire toutes lesdemandes de chaleur simultanées. Une telle solutionassure un rendement saisonnier plus élevé qu'avec uneseule chaudière de plus grande capacité. La fiabilité dusystème s'en trouve également améliorée, du fait qu'unechaudière peut continuer à fonctionner même si l'autretombe en panne. Le système illustré par la figure 1-5 meten œuvre le dernier cri de la technologie, en matière detuyauterie et de techniques de régulation, pour assurer lescharges de chauffage d'une grande maison d'habitationpourvue de nombreuses commodités. On emploieégalement des tuyaux Kitec et du matériel Ambio-Confortpour une installation plus rapide et une qualitésupérieure.

Dans les sections qui suivent, nous traitons des nombreuxconcepts essentiels et options offertes pour l'assemblagedes systèmes hydroniques simples et sophistiqués.Apprenez-les, appliquez-les et soyez fier d'offrir à vosclients le confort et le rendement que seule la technologiehydronique moderne peut leur procurer.

SECTION 1 DE NOMBREUSES POSSIBILITÉS

alimentation

retour

CHAUDIÈRE

alimentation

retour

CHAUDIÈRE

boucle poureau chaudedomestique

sortie d'eau chaude


C-Eindirect

boucle primaire

piscine

fonte de neige

chauffageà plinthes

chauffage àrayonnement

Figure 1-5

SECTION

2

OPTIONS DE SOURCES DE CHALEUR

On peut utiliser une grande variété de sources de chaleur pour alimenter les systèmes de chauffage hydronique. Parmices sources de chaleur, nous pouvons citer les chaudières à gaz et à mazout, les pompes à chaleur hydroniques et leschauffe-eau à usage domestique. Certaines conviennent mieux aux systèmes à haute température, tandis que d'autresreprésentent le choix idéal pour les systèmes à basse température.

Cette section décrit les caractéristiques de plusieurs sources de chaleur utilisables en chauffage hydronique. Pour deplus amples informations sur la sélection et l'installation de ces appareils, on pourra se reporter utilement à ladocumentation et aux manuels des fabricants. On doit également consulter les codes du bâtiment/de mécanique quis'appliquent à l'installation particulière envisagée.

Les renseignements indiqués à la fin de cette section permettent au concepteur de comparer les coûts de l'énergiefournie par divers combustibles, en tenant compte des coûts de ces derniers et aussi du rendement de conversion enénergie.

2-1 Chaudières conventionnellesLa chaudière «conventionnelle» à gaz ou à mazout est la source de chaleur la plus souvent utilisée dans un systèmehydronique. On peut se les procurer avec échangeurs de chaleur en fonte, en acier et à tubes à ailettes en cuivre.

Bien que conçues pour fonctionner à des températures relativement hautes, les chaudières conventionnelles peuvents'adapter à des systèmes hydroniques à basse température, comme le chauffage par rayonnement dans le plancher, parle biais d'un dispositif de mélange. De par leur aptitude à produire de l'eau à haute température, elles constituent unbon choix pour les systèmes comprenant des émetteurs de chaleur à basse et aussi à haute température.

Le terme «conventionnel» s'applique à une chaudière conçue pour un fonctionnement sans condensation continue desgaz durant le processus de combustion dans la chaudière. Ces gaz de combustion se composent de vapeur d'eau, dedioxyde de carbone et de traces d'autres produits de combustion dépendant du réglage du brûleur.

Dans toute chaudière, il y a condensation temporaire des gaz de combustion au démarrage à froid. Lorsque la chaudièreest raccordée sur un système de distribution de faible masse, conçu pour fonctionner à une température d'eau élevée

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- des plinthes chauffantes à tubes à ailettes par exemple- la condensation des gaz ne dure pas. Au fur et à mesureque la chaudière s'échauffe, le liquide condensé s'évaporeen effet rapidement au-dessus du point de rosée des gazde combustion.

Cependant, lorsqu'une chaudière conventionnelle sert desource de chaleur à un système de distribution à bassetempérature, il est indispensable de maintenir latempérature d'entrée dans cette chaudière au-dessus dupoint de rosée des gaz de combustion. Dans le cas d'unechaudière à gaz, la température d'entrée d'eau en servicecontinu ne doit pas descendre en-dessous de 54,4°C(130°F) tandis que, pour une chaudière à mazout, cettetempérature ne doit pas être inférieure à 65,5°C (150°F).

À défaut d'assurer une protection de la chaudière enmaintenant ces températures d'entrée d'eau, il y auracondensation continuelle de vapeur d'eau (ainsi qued'autres composés présents dans les gaz) sur les surfacesinternes de l'échangeur de chaleur. De par leur natureacide, ces liquides condensés peuvent entraînerrapidement de graves problèmes de corrosion, ainsi que laformation de tartre à l'intérieur de la chaudière. Il peutégalement y avoir corrosion des tuyauteries d'éventgalvanisées, ainsi qu'une détérioration des cheminées enmaçonnerie.

Dans le cas d'un système de distribution hydronique demasse thermique élevée, il peut aussi y avoir conden-sation prolongée des gaz de combustion lors de la montéeen température du système. Une dalle de béton froideavec circuits de tuyauterie encastrés constitue un bonexemple d'un tel système. Au moment où la dallecommence à se réchauffer, et du fait de sa massethermique, elle peut soutirer la chaleur de l'eau quicircule de 3 à 4 fois plus vite que dans les conditionsnormales. Comme l'eau cède la chaleur à un rythmebeaucoup plus élevé que cette chaleur n'est produite, latempérature de l'eau (dans une chaudière non protégée)descend rapidement en-dessous du point de rosée des gazde combustion. La chaudière peut alors fonctionnerdurant des heures avec condensation continue des gaz decombustion. Il faut absolument éviter une telle situation.

Le seul moyen d'éviter que la température d'entrée d'eaudans la chaudière ne diminue trop c'est d'empêcher touteextraction de chaleur de l'eau du système de distribution- quel qu'il soit - à un rythme plus rapide que laproduction de chaleur par la chaudière.

Les dispositifs modernes de mélange peuvent assurer unesurveillance et une régulation automatiques de latempérature de retour à la chaudière, par limitation dutransfert de chaleur dans le système de distribution, aumoyen d'un mélangeur. La figure 2-1 illustre le conceptde la tuyauterie. Nous traiterons des détails de laprotection de la chaudière par action sur la températurede l'eau de retour dans la section 3.

2-2 Chaudière à condensationContrairement à une chaudière conventionnelle, unechaudière à gaz à condensation est spécialement conçuepour favoriser la condensation de la vapeur d'eau produitelors de la combustion. Cette chaudière est conçue avecéchangeur de chaleur interne de grande surface, afin desoutirer un maximum de chaleur des gaz de combustion.Les surfaces de l'échangeur de chaleur sont en acierinoxydable de haute qualité ou autre alliage spécial; ellesrésistent ainsi à la corrosion par le condensat acide, forméau fur et à mesure que les gaz refroidissent en-dessous dupoint de rosée. Lorsqu'on les utilise judicieusement dansles systèmes hydroniques à basse température, de telleschaudières peuvent avoir un rendement supérieur ou égalà 95%.

Bien que plus complexes et plus chères que la plupart deschaudières conventionnelles, les chaudières à conden-sation sont très bien adaptées aux systèmes hydroniquesà basse température, comme le chauffage dans une dallede plancher, la fonte de neige, le chauffage d'une piscineet le chauffage d'eau à usage domestique à basse et àmoyenne température. Plus la température de l'eau deretour du système de distribution est faible, plus laformation de condensat est intense et plus le rendementde la chaudière est élevé.

Bien qu'on puisse utiliser une chaudière à condensationcomme source de chaleur sur un système hydronique àhaute température, ce n'est pas conseillé. La températured'eau plus élevée en service empêche en effet lachaudière de fonctionner avec condensation continue desgaz de combustion. Dans de telles conditions, lerendement est comparable à celui d'une chaudièreconventionnelle. Encore une fois, la meilleure façond'avoir un rendement élevé avec une chaudière à conden-sation c'est de l'utiliser sur un système de distribution àbasse température.


alimentation

retour

CHAUDIÈRE

chaudièreconventionnelle

boucle de chaudière

dispositifde mélange

système de distribution

Figure 2-1

alimentation

retour

CHAUDIÈRE

chaudière àcondensation

boucle dechaudière


Figure 2-2

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Dans un système avec chaudière à condensation, onn'utilise généralement PAS de dispositif de mélange entrela chaudière et le système de distribution. On récupèreainsi une partie du coût plus élevé de la chaudière.L'évacuation des gaz de la plupart des chaudières àcondensation peut s'effectuer par la paroi latérale aumoyen d'une tuyauterie de 50 mm (2 po) en PVCC. Làencore, on réduit le coût d'installation par rapport à unechaudière avec cheminée d'évacuation. La figure 2-2illustre les tuyauteries de raccordement d'une chaudière àcondensation sur un système de chauffage dans leplancher de type courant.

2-3 Chauffe-eau domestiqueDans certains systèmes hydroniques, on peut utiliser unchauffe-eau à accumulation à usage domestique commesource de chaleur. La puissance du chauffe-eau limite

généralement la taille d'un tel système. Les chauffe-eau àusage domestique ont des puissances comprises entre 15 000 et 40 000 BTU/h. Leur emploi se trouve alorslimité à des installations dans de petits appartements ou

de petits agrandissements de maisons.

Du fait qu'un chauffe-eau à accumulation est conçu pourfonctionner à basse température, on n'utilisehabituellement pas de dispositif de mélange entre cechauffe-eau et le système de distribution. On raccorde lechauffe-eau directement au système de distribution,comme illustré par la figure 2-3. On règle le thermostatsur le réservoir en fonction de la température d'eau d'ali-mentation désirée.

Dans certains systèmes, le chauffe-eau doit fournir à lafois l'eau chaude à usage domestique et de chauffage delocaux. Bien que cela soit possible dans certaines condi-tions, le concepteur doit s'assurer que la puissance duchauffe-eau est suffisante pour répondre aux besoins enchauffage et en eau chaude. Lorsque ces demandes sontsimultanées, il est généralement indispensable de fourniren priorité l'eau chaude à usage domestique, puis assurerle chauffage. Par le biais d'une régulation de température,on peut suspendre le chauffage des locaux jusqu'à ce quela demande d'eau chaude à usage domestique soit satis-faite et que la température dans le réservoir soit revenueà la normale.

Les avis diffèrent sur l'intérêt de faire circuler de l'eaupotable dans les circuits de chauffage de locaux. Danscertains cas, l'eau potable peut en effet stagner dans lescircuits de chauffage pendant plusieurs mois, favorisantainsi le développement des microbes. Lorsqu'on utilise del'eau potable dans un circuit de chauffage de locaux, lescomposants métalliques doivent être en bronze ou enacier inoxydable, afin qu'ils puissent résister à la corrosionpar cette eau, riche en oxygène. Le système de chauffagepeut également s'entartrer ou s'encrasser sous l'effet descontaminants contenus dans l'eau potable.

L'approche à privilégier dans de tels systèmes à «usagedouble» consiste à séparer la partie chauffage des locauxde la partie eau à usage domestique au moyen d'un petitéchangeur de chaleur en acier inoxydable, comme illustrépar la figure 2-4. Du fait que l'échangeur de chaleur isoleles composants servant au chauffage des locaux, il fautéquiper le système de distribution d'un réservoir

SECTION 2 OPTIONS DE SOURCES DE CHALEUR

sortie d'eau chaude


C-E

soupape dedécharge tarée

à 30 psi

thermostat surtension de réseau

Figure 2-3

sortie d'eau chaude


C-E robinet mélangeur à 3 voies pourréduire la température d'eau

d'alimentationdans le plancher, au besoin

pompe de circulationen bronze

échangeurde chaleur

côté secondaire dela boucle fermée

Coffret de commande avec échangeur de chaleur

Figure 2-4

16

d'expansion, d'une soupape de décharge et d'unséparateur d'air.

2-4 Pompes à chaleur géothermiquesLes pompes à chaleur géothermiques figurent parmi lessources de chaleur les plus récentes, que l'on peut utilisersur certains systèmes de chauffage hydronique. Cespompes extraient la chaleur d'un fluide à bassetempérature, contenu dans un circuit de tuyauterieenterrée, ou encore directement d'un puits ou autresource d'eau comme un grand étang ou un lac. Grâce à unsystème de réfrigération semblable à celui mis en œuvredans un conditionneur d'air central, on augmente latempérature du fluide du circuit enterré et on en transfèrela chaleur à l'eau circulant dans le système de distri-bution.

Comme c'est le cas avec une chaudière à condensation,on n'utilise pas de dispositif de mélange entre la pompe àchaleur et le système de distribution. Toutefois, lorsque lesystème de distribution est divisé en plusieurs zones ayantchacune leur propre régulation, il faut installer unréservoir tampon isolé entre la pompe à chaleur et lesystème de distribution, comme illustré par la figure 2-5.Grâce à ce réservoir, la puissance thermique de la pompeà chaleur peut être différente de la puissance extraite parle système de distribution. On empêche ainsi la pompe à

chaleur de fonctionner en cycle court lorsque la demandede chauffage est faible.

À l'instar d'une chaudière à condensation, une pompe àchaleur fonctionne à son meilleur rendement lorsqu'onl'utilise sur un système de distribution à bassetempérature. À cet égard, les meilleurs systèmes sontceux utilisés pour le chauffage par rayonnement dans unedalle de plancher et fonctionnant à une température d'eaucomprise entre 37,7 et 46,1°C (100 et 115 °F). Plus latempérature d'eau est basse, meilleur est le rendement dela pompe à chaleur.

Ne pas utiliser de pompe à chaleur géothermique dans unsystème conçu pour une température d'eau supérieure à54,4°C (130 °F). En plus du chauffage, les pompes àchaleur géothermiques peuvent également fournir l'eauréfrigérée nécessaire à une installation de refroidissementhydronique. La solution la plus courante consiste à utiliserune unité de traitement d'air équipée d'un ventilo-convecteur. On peut utiliser d'autres appareils, comme lespanneaux de plafond à rayonnement, pour lerefroidissement à l'eau réfrigérée, mais il faut alors unerégulation du point de rosée précise et fiable, afin d'évitertoute condensation sur les surfaces refroidies. On prévoitgénéralement une unité de traitement d'air séparée pourle contrôle de l'humidité.


«échangeur de chaleur dans le sol» à tuyauterie enterrée

pompe à chaleurgéothermique

eau-eau

réservoir tamponisolé

vanne de répartition

panneaux de chauffagepar rayonnement

unité de traitement d'airpour refroidissement l'été

échangeur de chaleur eau-airventilateur

gaines à air

Figure 2-5

17

2-5 Systèmes de stockage de l’énergie thermiqueDe nombreuses entreprises de distribution d'électricitéproposent des tarifs «hors pointe». L'énergie achetéedurant les heures hors pointe est généralement beaucoupmoins chère que durant les périodes de forte demande.

Un système de chauffage hydronique constitue unexcellent moyen de tirer parti de cette réduction de tarif.La solution consiste à acheter l'électricité en période horspointe et à stocker l'énergie sous forme d'eau chaude. Onutilise ensuite cette eau pour chauffer le bâtiment durantles heures «de pointe», au moment où les tarifs sont lesplus élevés. La figure 2-6 illustre un schéma montrantcomment appliquer ce concept.

Un contact prévu dans le compteur d'électricité permet dedémarrer le cycle de chauffage «hors pointe». Il y a alorschauffage de l'eau par mise sous tension d'un ou plusieurséléments chauffants dans le grand réservoir à accumu-lation d'eau chaude, bien isolé. La mise en température sepoursuit durant plusieurs heures et le réservoir s'échauffeprogressivement. En cas de demande de chauffage dansle bâtiment durant le cycle de réchauffage, une certainequantité d'eau du réservoir est dirigée vers le système de

distribution, comme à tout autre moment de la journée. Àla fin du cycle de réchauffage, la température de l'eaudans le réservoir peut atteindre 93,3°C (200°F). Leséléments chauffants sont mis hors tension sur ouverturedu contact dans le compteur d'électricité. L'eau chaudedu réservoir contient alors assez de chaleur pour répondreà la plupart des besoins, sinon à tous, durant les heures«de pointe» qui vont suivre.

Une telle source de chaleur convient très bien à unsystème de distribution à basse température comme celuiutilisé en chauffage par rayonnement dans le plancher. Depar sa basse température de fonctionnement, un telsystème permet d'extraire un maximum de chaleur duréservoir et ainsi tirer parti au mieux de la capacité destockage d'énergie ainsi offerte. La chaleur stockée dansune dalle de plancher chauffante permet également ausystème de fonctionner «au ralenti» durant les heures depointe, en cas d'épuisement de l'énergie contenue dans leréservoir.

Un dispositif de mélange, installé entre le réservoir destockage et le système de distribution, assure uneréduction automatique de la température de l'eau fournieau système, selon les besoins.


compteurd'électricité

contacteur(s)

élémentschauffants

volume de dilatation

robinet mélangeur à 3 voies

panneaux de chauffage par rayonnement

réservoir à accumulationd'eau chaude

Figure 2-6

18

2-6 Chaudières à boisLorsqu'on peut facilement se procurer du bois dechauffage à un coût concurrentiel par rapport aux autrescombustibles, une chaudière à bois constitue une autresource de chaleur possible pour un système hydronique.

Dans certains systèmes, on utilise une chaudière à bois entandem avec une chaudière à combustible conventionnel.La figure 2-7 illustre le concept de la tuyauterie. Chaquechaudière fait partie d'un circuit secondaire raccordé surune boucle de tuyauterie primaire. Cette dispositionpermet à l'une ou l'autre des chaudières de fonctionnersans faire circuler d'eau chaude dans l'autre (à l'arrêt),d'où une réduction des pertes thermiques. Lescommandes du système sont conçues de sorte que lachaudière à combustible conventionnel prenne automa-tiquement la relève lorsque le feu dans la chaudière à boiscommence à s'éteindre. Il est plus difficile de maîtriser lapuissance fournie par une chaudière à bois que dans lecas d'une chaudière à combustible conventionnel. Lastabilité de fonctionnement d'un système s'améliore

lorsqu'il y a un grand volume d'eau. Ce volume d'eau peutêtre contenu dans la chaudière à bois ou dans un réservoirde stockage thermique isolé séparé. Prévoir une bonneisolation sur ce réservoir, pour un stockage de la chaleurdurant plusieurs heures avec un minimum de pertesthermiques. La figure 2-7 illustre également ce concept.

Certaines chaudières à bois ne sont pas conçues pourfonctionner sous pression. Les coffres à eau situés dans lachaudière sont en effet reliés directement à l'atmosphère.Bien que les avis soient partagés sur la meilleure façon deraccorder une telle chaudière à «système ouvert» sur unsystème de distribution hydronique, une solution prudenteconsiste à installer un échangeur de chaleur en acierinoxydable pour isoler l'eau de la chaudière de l'eau souspression du système de distribution. De cette manière,non seulement le système de distribution sous pressionpeut-il fonctionner en silence et sans accumulation d'air,mais on protège aussi les composants en fonte et en acierdu système contre la corrosion par l'eau de la chaudière àbois, plus riche en oxygène dissous.


alimentation

alimentation

retour

Chaudière

retour

Chaudière

chaudièreà bois

Réservoir àaccumulationd'eau chaude

(optionnel)

tuyauterie souterraine

isolée

échangeurde chaleur


pont d'injection

boucle primaire


Figure 2-7

19


2-7 Comparaison des coûts des combustiblesDans de nombreux cas, on choisit la source de chaleur enfonction du type de combustible offert ou considérécomme le plus économique sur la durée de vie utile dusystème. La vente des combustibles courants s'effectueen se basant sur des unités différentes : le kilowattheurepour l'électricité, la thermie pour le gaz naturel, lesgallons pour le mazout et la corde mince pour le bois dechauffage. Pour effectuer une comparaison précise, il fautexprimer le coût et le contenu énergétique des différentscombustibles possibles sur une même base.

Les formules de la figure 2-8 permettent ainsi d'exprimerle coût de l'énergie de chauffage pour plusieurscombustibles sur une base commune : le coût en dollarsd'un million de BTU de chaleur produite. On désigne cecoût par la forme abrégée $/106•BTU. Dans ces formules,on tient compte du coût, des unités d'achat, ainsi que durendement de la source de chaleur lors de la conversiondu combustible en chaleur utile.

Fiche de comparaison des coûts de chauffage

chauffageélectrique

pompe àchaleur

mazoutn˚ 2

propane

gaznaturel

bois dechauffage*

coefficient de performance (COP) moyen

rendement anuel sur l'utilisation du combustible



rendement moyen

$ / 10 • BTU6

$ / 10 • BTU6

$ / 10 • BTU6

$ / 10 • BTU6

$ / 10 • BTU6

$ / 10 • BTU6

Notes :1. $/10 • BTU = dollars par million de BTU fourni à l'immeuble

2. kWh = kilowattheure = 3 413 BTU

3. Coefficient de = coefficient moyen de performance durant la saison de chauffage (dans le cas d'une pompe à performance chaleur géothermique avec système de distribution à basse température, ce coefficient est (COP) moyen généralement compris entre 2,5 et 3,5)

4. AFUE = s'applique à l'appareil de chauffage (dans le cas d'une chaudière ordinaire à mazout ou à gaz, (rendement prendre une valeur comprise entre 0,75 et 0,80) l'utilisation du combustible)

* En considérant un mélange à parts égales (50/50) d'érable et de hêtre séchés et contenant 20% d'humidité Le prix correspond à une corde mince de 4 pi x 8 pi x 16'' de bois fendu et livré

6

corde mince

Figure 2-8

SECTION

3

RÉGULATION DE LA TEMPÉRATURE

DE L’EAU

Dans tout système de chauffage hydronique, il est indispensable d'assurer une régulation de la température d'eaufournie aux émetteurs de chaleur. Dans un système simple, il suffit d'alimenter en eau les divers appareils à une seuletempérature. Dans un système plus sophistiqué, comprenant plusieurs types d'émetteurs de chaleur, on peut avoir àfournir de l'eau en même temps à deux ou plusieurs températures.

Dans cette section, on aborde plusieurs méthodes de régulation de la température de l'eau et on traite du matérielutilisé pour y parvenir.

3-1 Régulation à point de consigne uniqueOn désigne sous le nom de «régulation à point de consigne unique» laméthode de régulation de la température de l'eau la plus simple.Comme son nom l'indique, cette méthode assure une températured'eau unique (point de consigne unique) dans le système de distri-bution, indépendamment des appareils en fonction ou de l'importancede la demande de chauffage (tant qu’il y a une demande).

Afin d'empêcher tout fonctionnement en cycle court de la source dechaleur ou d'autres composants du système, la régulation du point deconsigne doit s'effectuer avec différentiel de température. Cedifférentiel correspond à la différence entre la température à laquelleles contacts électriques se ferment et celle à laquelle ils s'ouvrent. Lamise en route de la source de chaleur s'effectue le plus souvent parfermeture d'un contact. Par exemple, dans le cas d'une régulation avecpoint de consigne à 82,2°C (180°F) et différentiel de température de5,6°C (10°F), la source de chaleur s'arrête de fonctionner à 82,2°C(180°F) et se remet en marche à 76,6°C (170°F).

Dans certains modes de régulation, le différentiel de température est«centré» sur le point de consigne. Avec une commande de ce type, le

21

différentiel de températureau-dessous du point de consigne

point de consigne(les contacts s'ouvrent)

(les contacts se ferment)

diff

éren

tiel

différentiel de températurecentré sur le point de consigne

(les contacts s'ouvrent)

(les contacts se ferment)

point de consigne

diff

éren

tiel

Figure 3-1


22

point de consigne étant réglé à 82,2°C (180°F) et ledifférentiel de température à 5,6°C (10°F), les contactsélectriques s'ouvrent pour arrêter la source de chaleur à85°C (185°F) et ils se ferment sur détection d'unetempérature inférieure à 79,4°C (175°F). La figure 3-1permet de comparer ces deux types de régulation à pointde consigne unique.

Dans certains modes de régulation à point de consigneunique, le différentiel de température est fixe (nonréglable), tandis qu'il est réglable dans d'autres cas. Plusle différentiel de température est faible, plus latempérature de l'eau se maintient près du point deconsigne voulu. Cependant, si le différentiel detempérature est trop petit, la source de chaleur et lesautres équipements du système risquent de fonctionnersuivant des cycles excessivement courts, avec diminutiondu rendement et de la durée de vie utile. Dans un systèmehydronique, il est courant que la source de chaleurfonctionne à un différentiel voisin de 5,6°C (10°F).

Dans un système avec régulation à point de consigneunique, la température moyenne d'eau d'alimentation desappareils reste la même, en cas de demande dechauffage, indépendamment de la puissance exigée parces appareils. Par exemple, une chaudière fonctionnantavec régulation à point de consigne unique et alimentantun circuit de plinthes chauffantes à tubes à ailettesfournit de l'eau chaude (aux environs de 79,4°C (175°F)en moyenne), que la température extérieure soit de-23,3°C (-10°F) par une froide journée de janvier ouqu'elle soit de 10°C (50°F) par un doux après-midid'octobre. Afin d'éviter une surchauffe dans des condi-tions de fonctionnement autres que celles considéréeslors de la conception, l'écoulement doit être interrompude temps en temps par arrêt de la pompe de circulationou fermeture des robinets de zone. Pour réduire auminimum les variations de température dans une pièce, ilest important de prévoir un thermostat avec faibledifférentiel de température, de l'ordre de 1 ou 2°. Si lethermostat comporte un élément anticipateur, il fautrégler soigneusement le courant qui le parcourt durant lecycle de marche.

3-2 Réglage en fonction de la température extérieurePlutôt que de fournir la chaleur par «bouffées», le systèmeidéal doit continuellement adapter sa puissance enfonction des pertes thermiques du bâtiment. Latempérature intérieure reste alors constante et les condi-tions extérieures n'ont aucun effet sur le confort.

C'est pourquoi la régulation en fonction de la températureextérieure (ORC) a été mise au point. Ce mode derégulation assure un transfert de chaleur entre lesémetteurs de chaleur et l'espace à chauffer exactement aurythme voulu. La régulation en fonction de la températureextérieure (ORC) est de plus en plus considérée comme lameilleure méthode de régulation de température de l'eau,particulièrement pour les systèmes de chauffage dans leplancher à masse thermique élevée.

Dans un système de régulation en fonction de latempérature extérieure, on se base sur la température del'air extérieur pour déterminer la plage idéale de

température d'eau à fournir aux émetteurs de chaleur.Plus il fait froid dehors, plus la température de l'eau estélevée. L'objectif, c'est d'adapter la puissance dechauffage aux pertes thermiques du bâtiment.

Il existe deux façons d'appliquer la régulation en fonctionde la température extérieure à un système hydronique. Onpeut les utiliser séparément ou combinées.

Ce sont :

1. réglage de la chaudière en fonction de la températureextérieure

2. réglage du dispositif de mélange en fonction de latempérature extérieure

La commande de régulation d'une chaudière en fonctionde la température extérieure prend le pas sur lacommande de limite haute standard (fixe) prévue sur laplupart des chaudières. Au fur et à mesure que latempérature de l'air extérieur varie, la commande derégulation recalcule constamment quelle doit être latempérature de l'eau de la chaudière et règle le brûleur enconséquence.

La régulation d'une chaudière en fonction de latempérature extérieure s'applique bien à des systèmescomprenant des émetteurs de chaleur hydronique àtempérature relativement élevée, comme les plintheschauffantes et les panneaux-radiateurs. Toutefois, commeil n'est pas possible de faire fonctionner longtemps unechaudière conventionnelle à une température inférieureau point de rosée des gaz de combustion, la régulation dechaudière en fonction de la température extérieure doit selimiter aux systèmes avec émetteurs de chaleur à bassetempérature. Avec de telles chaudières, la température del'eau ne peut être réglée que «partiellement à la baisse»,à une valeur minimale sélectionnée par l'utilisateur,comme illustré par la figure 3-2.

température d'alimentationminimale réglée à 140˚F

température extérieure (˚F)

Note: pour une température d'air extérieur supérieure à environ 25˚F, cette installationfournit de l'eau à 140˚F au système de distribution, sur demande de chaleur.

tem

péra

ture

d'e

au d

'alim

enta

tion

( ˚F)

Figure 3-2

23

Dans le cas considéré, la température de sortie d'eau dela chaudière ne peut descendre en-dessous de 60°C(140°F). Il se trouve que cette valeur correspond à unetempérature de l'air extérieur de -3,8°C (25°F).Latempérature de l'air extérieur reste supérieure ou égale à-3,8°C (25°F) pendant une bonne partie de la saison dechauffage dans de nombreuses régions d'Amérique duNord. Il s'en suit qu'une eau d'alimentation des émetteursde chaleur à une température de 60°C (140°F) est pluschaude que nécessaire durant presque toute la saison dechauffage. Le thermostat de pièce doit alors commanderl'arrêt de la pompe de circulation (ou la fermeture desrobinets de zone) pour éviter toute surchauffe dans cesconditions de service.

Une régulation appliquée au mélange en fonction de latempérature extérieure suppose l'installation d'undispositif de mélange entre la boucle de chaudière et uncircuit de distribution séparé. Ce dispositif peutcomprendre une vanne de régulation modulante à 2, 3 ou4 voies, ou encore une pompe d'injection à vitessevariable, comme l'illustre la figure 3-3.Nous traiteronsplus en détails de ces possibilités dans la suite de cettesection.

Le dispositif de mélange assure la bonne températured'alimentation d'eau du système de distribution. Le caséchéant, il joue également le rôle d'un «embrayage» enempêchant la masse froide du système de distributiond'absorber la chaleur plus vite que la chaudière ne peut laproduire. Cette dernière fonction, couramment désignéepar «protection de chaudière», revêt une importancecapitale lorsqu'une chaudière conventionnelle fournit de

la chaleur à un système de chauffage dans une dalle deplancher.

La régulation appliquée au mélange en fonction de latempérature extérieure assure une réduction «majeure» dela température de l'eau fournie au système de distributiontout en protégeant la chaudière contre une trop basse

SECTION 3 RÉGULATION DE LA TEMPÉRATURE DE L’EAU

boucle de chaudière

dispositif de mélange


options de dispositif de mélange

CHAUDIÈRE

alimentation

retour

capteursur retour

à la chaudière

capteur suralimentation


robinet mélangeurà 2 voies



pompe d'injectionà vitesse variable

Figure 3-3

température d'alimentationminimale réglée à 140F

température d'eau de chaudièreavec régulation de la chaudière

régulation de température de bouclesecondaire par dispositif de mélange

température extérieure (˚F)

tem

péra

ture

d'e

au d

'alim

enta

tion

(˚F)

Figure 3-4


24

température d'eau à l'entrée.

On peut utiliser simultanément la régulation de chaudièreet la régulation appliquée au mélange en fonction de latempérature extérieure dans un même système. La figure3-4 illustre ce concept.

La commande de régulation de chaudière en fonction dela température extérieure assure une surveillance et unréglage de la température de l'eau dans la boucle primaireen faisant varier les cycles de chauffe de cette chaudière.La température de l'eau de la boucle primaire fait souventl'objet d'une réduction seulement partielle, afind'empêcher la chaudière de fonctionner en-dessous dupoint de rosée. La régulation appliquée au mélange enfonction de la température extérieure assure la commandedu dispositif de mélange en réduisant la température del'eau de la boucle primaire selon les charges de chauffage.Dans certains systèmes, il peut y avoir deux ou plusieursdispositifs de mélange indépendants alimentés par uneboucle primaire commune.

La figure 3-5 présente un exemple de courbes derégulation en fonction de la température extérieures'appliquant à un système dans lequel la chaudière et ledispositif de mélange font l'objet d'une telle régulation.Noter que la température d'alimentation minimale de laboucle primaire est de 60°C (140°F), pour une protectionde la chaudière contre la condensation continue des gazde combustion. Cependant, la régulation relative aumélange en fonction de la température extérieure permetd’ajuster la température de l'eau d'alimentation dusystème de distribution à celle de l'air de la pièce.

3-3 Exigences de mélangePour réduire la température de l'eau fournie par la sourcede chaleur au système de distribution, on peut utiliserplusieurs types de dispositifs de mélange. Parmi cesderniers figurent les robinets à 2, 3 et 4 voies, ainsi queplusieurs genres d'appareils de mélange par injection.

Très souvent, la régulation de la température de l'eaufournie au système de distribution ne dépend pasuniquement du dispositif de mélange. Dans un systèmeavec une chaudière conventionnelle comme source dechaleur, le dispositif de mélange doit aussi empêcher latempérature de l'eau à l'entrée de trop descendre, afind'éviter une condensation continue des gaz decombustion.

La seconde exigence s'applique lorsqu'on associe unechaudière d'un type quelconque - non conçue pourfonctionner avec condensation continue des gaz decombustion - à un système de distribution à bassetempérature. La plupart des chaudières «convention-nelles» à gaz et à mazout appartiennent à cette catégorie.Lorsque cette protection n'est pas assurée, l'intérieur dela chaudière peut gravement se corroder et s'entartrer.Non seulement la durée de vie de la chaudière se trouve-t-elle raccourcie, mais il peut y avoir des fuites dans latuyauterie d'évacuation et dégagement de produits decombustion dans le bâtiment. Malheureusement, onconsidère souvent comme secondaire le fait de protéger lachaudière contre une trop basse température d'eau àl'entrée, par rapport à la nécessité d'assurer la bonnetempérature d'eau d'alimentation du système de distri-

boucle primaire

dispositif de mélange

CHAUDIÈRE

alimentation

retour CC conventionnel, version simple


capteursur retour

à la chaudière

CC DE MÉLANGE

capteur suralimentationde chaudière

CC DECHAUDIÈRE

Figure 3-5

25

bution. C'est une erreur dont les conséquences peuventêtre extrêmement graves.

On considère généralement que les effets nuisibles dus àla condensation des gaz de combustion disparaissentlorsque la température de retour est supérieure ou égale à54,4°C (130°F) pour une chaudière à gaz et supérieure ouégale à 65,5°C (150°F) pour une chaudière à mazout. Il ya cependant des exceptions et on doit consulter les fabri-cants de chaudières pour connaître leurs exigences sur latempérature minimale de fonctionnement de leurséquipements.

Les chaudières à condensation, objet de la section 5, sontspécialement conçues pour une condensation continuedes gaz de combustion et n'ont donc pas besoin deprotection reliée à la température de retour. Plus latempérature de l'eau de retour est basse, plus leurrendement est élevé. Dans la plupart des cas, il n'est pasindispensable de prévoir de dispositif de mélangelorsqu'on utilise une chaudière à condensation commesource de chaleur pour un système de distributionhydronique à basse température, dans la mesure où latempérature d'alimentation correspond aux critères deconception.

Une source de chaleur hydronique ne produisant pas degaz de combustion n'a pas besoin d'être protégée contrela condensation. C'est le cas d'une chaudière électrique,d'une pompe à chaleur hydronique, d'un réservoir destockage thermique et d'un échangeur de chaleur.

3-4 Robinets mélangeurs thermostatiques à 3voiesLe robinet mélangeur thermostatique à 3 voies est l'un desdispositifs de mélange les plus utilisés dans les systèmeshydroniques à basse température. Il possède deux orificesd'entrée - un pour l'eau chaude et l'autre pour l'eau froide- et un seul orifice de sortie pour le mélange des deux.L'intérieur du robinet renferme un mécanisme de réglagemobile servant à établir dans quelles proportions l'eauchaude et l'eau froide doivent entrer. Le mécanisme sedéplace de haut en bas (et vice versa) dans le corps derobinet sous l'effet de la dilatation et de la contraction

d'un actionneur rempli de cire. L'eau mélangée chauffe lapastille de cire étanche à son passage. Lorsque lemélange est légèrement trop chaud, la cire se dilate,forçant le mécanisme à obturer partiellement l'entréed'eau chaude et à ouvrir en même temps l'orifice d'entréed'eau froide.

La température d'eau désirée à la sortie se règle au moyend'un bouton prévu sur le robinet et agissant surl'actionneur. Au fur et à mesure que les températuresd'entrée d'eau chaude et d'eau froide varient, l'actionneurrempli de cire maintient la température de sortie à lavaleur réglée par déplacement du mécanisme.

Certains robinets mélangeurs à 3 voies sont commandéspar un actionneur à soufflets remplis de gaz plutôt que parun actionneur à pastille de cire. Ils sont munis d'un bulbede détection contenant un fluide dont la pressionaugmente lorsqu'on le chauffe. Cette augmentation depression entraîne la fermeture partielle de l'orificed'entrée d'eau chaude en même temps que l'ouverture del'orifice d'eau froide. La température du mélange d'eau àla sortie se règle au moyen d'un bouton prévu sur lerobinet.

Installer de préférence le bulbe de détection detempérature en aval de la pompe de circulation de laboucle de distribution. De cette manière, on assure unmélange complet avant passage au niveau du bulbe. Unbulbe mal positionné peut fonctionner de façon aléatoire.C'est en immergeant le bulbe de détection de températuredans le courant d'eau que l'on obtient la meilleureprécision. En cas d'impossibilité, fixer solidement le bulbesur la tuyauterie à l'aide de sangles et le recouvrir d'iso-lation.

La figure 3-6 illustre un schéma de tuyauterie avecrobinet à 3 voies. Cette disposition de tuyauterie estadéquate si (et seulement si) une basse température d'eauà l'entrée ou un débit réduit à faible charge n'ont pasd'effet nuisible sur la source de chaleur.

Une réduction du débit dans une chaudière ou unréservoir de stockage thermique à forte masse constituerarement un problème. Par contre, dans le cas d'unechaudière à faible masse, d'une pompe à chaleur ou d'unechaudière électrique, il peut être nécessaire d'avoir un


source de chaleur

l'eau tiède est renvoyéedirectement à la source de chaleur panneaux de chauffage

par rayonnemen t

vanne thermoplastique à 3 voies

Figure 3-6


26

débit minimal en service. Dans de telles situations, lasource de chaleur doit posséder son propre circuit dedérivation pompé, comme illustré par la figure 3-7. Decette manière, le débit dans la source de chaleur reste

constant, indépendamment de la répartition des débitsdans le robinet à 3 voies. Les raccordements entre lecircuit de dérivation et le reste du système de tuyauteries'effectuent par des tés auxiliaires primaires, afind'empêcher toute interférence entre les deux pompes decirculation.

Les robinets thermostatiques à 3 voies alimentent lesystème de distribution à une température fixe, indépen-damment de la charge de chauffage. À charge partielle, ilpeut y avoir surchauffe du bâtiment à moins qu'on inter-rompe l'écoulement dans les émetteurs de chaleur lorsquela température de pièce voulue est atteinte.

Un robinet mélangeur thermostatique à 3 voies utilisépour la régulation de la température d'eau d'alimentationdu système de distribution N'ASSURE AUCUNEprotection d'une chaudière conventionnelle contre la

condensation des gaz decombustion. La figure 3-7montre qu'une partie del'eau de retour du systèmede distribution revientdirectement à la chaudière.Lorsque le système dedistribution fonctionne àbasse température, cetteeau de retour entraîne unecondensation continue desgaz de combustion dans lachaudière. On doit éviter

cette situation.

L'une des façons deprotéger une chaudièreconventionnelle contre lacondensation continue desgaz de combustion consisteà installer un second

robinet mélangeur thermostatique à 3 voies commeillustré par la figure 3-8. Ce robinet supplémentaireassure une régulation de la température de retour et, aubesoin, augmente la température de l'eau entrant dans lachaudière en mélangeant l'eau chaude de cette chaudièreavec l'eau de retour froide de la boucle primaire. Certainsfabricants installent même ce robinet thermostatiquedans leurs chaudières.

3-5 Robinets mélangeurs thermostatiques à 3voies motorisés

alimentation

retour

CHAUDIÈRE

chaudière conventionnelle


vanne thermostatique à 3 voies (régulation de la temp. d'alimentation)

tés rapprochés

vanne thermostatique à 3 voies (temp. d'eau de retour réglée à 130˚F pour protection de la chaudière)

chaud

chaud

froid

froid

tiède(mélange)

tiède(mélange)

Figure 3-8

chaudière àfaible masse

alimentation

retour

CHAUDIÈRE


tés rapprochés

vanne thermostatique à 3 voies

Figure 3-7

27

On peut également équiper les robinets à 3 voies d'action-neurs de précision motorisés. Ces actionneurs sontcommandés par un module électronique. Le système ainsiéquipé peut alors alimenter un panneau à rayonnement eneau à température fixe ou variable.

Le corps de robinet utilisé dans ce genre de système demélange diffère souvent de celui d'un robinet thermosta-tique à 3 voies. Il possède un arbre à mouvement rotatif(et non linéaire). Au cours de sa rotation sur un arcd'environ 90°, la cage interne ouvre l'un des orificesd'entrée et ferme l'autre. Elle établit ainsi la températurede sortie du mélange par réglage des proportions d'eauchaude et d'eau froide entrant dans le robinet.

Le moteur de l'actionneur assure une rotation très lente del'arbre du robinet. L'arbre tourne de 90 degrés en 2 à 3minutes. Cette lenteur de rotation ne pose pas deproblème, étant donné que de nombreux systèmes dedistribution à forte masse mettent beaucoup de temps àréagir. On assure en fait la stabilité du système en évitantun sur-dépassement ou un sous-dépassement par rapportà la température d'eau réglée.

Une sonde de température fixée à la tuyauterie d'alimen-tation du système de distribution mesure la températuredu mélange d'eau à la sortie du robinet. La valeur de latempérature mesurée est ensuite renvoyée à un moduleélectronique assurant par rétroaction la commande del'actionneur du robinet. Si la température est exactementcelle recherchée, le moteur ne modifie pas la position dela tige du robinet. Si la température d'alimentation est unpeu trop faible, le moteur fait tourner très lentement latige du robinet pour laisser entrer plus d'eau chaude etvice versa. Comme la sonde se trouve en aval de l'orificede sortie du robinet, elle envoie constamment des infor-mations au module de commande, qui assure un réglagefin de la température d'eau par rétroaction.

La figure 3-9 illustre la tuyauterie raccordée à un robinetà 3 voies motorisé.

Noter la paire de tés rapprochés, sur la boucle dechaudière, assurant l'interface avec le système de distri-bution. Ce montage remplit deux fonctions importantes.Tout d'abord, il empêche la pompe de circulation de laboucle primaire de perturber l'écoulement dans le robinetà 3 voies. En second lieu, on crée un autre point demélange (point B) de l'eau chaude dans la boucle dechaudière avec l'eau de retour froide du système de distri-bution, avant l'entrée dans la chaudière.

Le module de commande du moteur de robinet détecte àla fois la température d'alimentation du système et latempérature de retour à la chaudière. Le cas échéant, cemodule peut également fermer partiellement l'orificed'eau chaude du robinet à 3 voies, empêchant la massefroide du système de distribution d'absorber la chaleurplus vite que la chaudière ne peut la produire. On parvientainsi, au moyen d'un seul robinet à 3 voies motorisé, àrégler la température d'alimentation et à protéger lachaudière contre une température d'entrée trop faible.

La plupart des modules de commande installés sur lesrobinets mélangeurs peuvent s'utiliser soit en régulation àpoint de consigne unique, soit en régulation en fonctionde la température extérieure. On ne peut assurer (automa-tiquement) ce dernier mode de régulation avec un robinetthermostatique à 3 voies. Un robinet motorisé à 3 voies,raccordé et commandé selon ces recommandations, offreplus de souplesse qu'une paire de robinets thermosta-tiques à 3 voies.

3-6 Robinets mélangeurs à 4 voies motorisésLe robinet mélangeur à 4 voies motorisé est un autre


alimentation

retour

CHAUDIÈRE



capteur surretour à lachaudière


COFFRETDE COMMANDE

robinet motorisé à 3 voies

tés rapprochés

Figure 3-9

MODULE DECOMMANDE

éléments de chauffagepar rayonnement


28

dispositif que l'on utilise beaucoup dans les installationscomportant une chaudière conventionnelle et un systèmede distribution à basse température. Ces robinets sontconçus à la fois pour assurer la régulation de latempérature d'eau d'alimentation et augmenter latempérature de retour à la chaudière. La figure 3-10montre la coupe d'un corps de robinet à 4 voies d'un typecourant.

Dans un robinet à 4 voies, l'eau chaude provenant de lachaudière se mélange à l'eau de retour froide du système

de distribution à deux endroits. Dans la chambresupérieure, les courants d'eau chaude et froide semélangent pour alimenter le système de distribution. Enmême temps, il y a également mélange dans la chambreinférieure du robinet. On recherche ici à augmenter latempérature de l'eau de retour à la chaudière. Tout commedans un système avec robinet à 3 voies motorisé, unesonde de température montée sur la tuyauterie d'alimen-tation du système de distribution assure une rétroactionvers le module de commande du robinet. Une autre sondede température, installée près du retour à la chaudière,permet au module de commande des surveiller latempérature à l'entrée de la chaudière. Le cas échéant, cemodule peut également fermer partiellement l'orificed'eau chaude du robinet, empêchant la masse froide dusystème de distribution d'absorber la chaleur plus vite quela chaudière ne peut la produire.

La figure 3-11 illustre la tuyauterie recommandée àraccorder à un robinet à 4 voies motorisé. Leraccordement du robinet à la boucle de chaudières'effectue par des tés rapprochés. On évite ainsi touteinterférence entre la pompe de circulation de chaudière etla pompe de circulation de distribution. Le robinet soutirede l'eau chaude dans la boucle de chaudière en mettant àprofit l'énergie de l'eau de retour du système de distri-bution. La boucle de chaudière assure aussi un débitadéquat dans la chaudière dans toutes les conditions deservice.

Il est important de bien comprendre qu'en utilisantsimplement un robinet mélangeur à 4 voies dans unsystème, on NE garantit PAS la bonne température d'ali-mentation du système de distribution. On ne garantit pasnon plus une protection de la chaudière contre unetempérature de retour trop basse. Pour une bonnerégulation, le robinet doit réagir à la fois à la températured'alimentation du système et à la température de retour à

tés rapprochés

robinets motorisés à 4 voies



CHAUDIÈRE capteur surretour à lachaudière

capteur sur alimentation

COFFRET DECOMMANDE

alimentation

retour

Figure 3-11

retour dechaudière

alimentationde chaudière

alimentationdu système

alimentationdu système

palette rotative

Figure 3-10

MODULE DECOMMANDE


29

la chaudière. On y parvient grâce à un module decommande qui détecte à la fois la température d'alimen-tation et la température de retour. Il est inutile d'installerun robinet à 4 voies sans prévoir l'actionneur / le modulede commande nécessaires à son bon fonctionnement.

3-7 Mélange par injection (concept)Le mélange par injection constitue l'un des moyens lesplus simples, tout en offrant une grande souplesse, derégulation de la température de l'eau dans un système dedistribution hydronique. La figure 3-12 illustre ceconcept.

De l'eau chaude de la chaudière est refoulée dans unetuyauterie désignée par colonne d'injection. L'eau entrepar l'orifice latéral d'un té au point (A), où elle se mélange

avec l'eau de retour froide du système de distribution. Ense mélangeant, ces deux écoulements établissent latempérature d'alimentation du circuit secondaire. Plus ledébit d'eau chaude entrant dans le té est grand, plus lesystème de distribution se réchauffe et plus sa puissanceaugmente.

Le mélange par injection est le choix idéal pour lessystèmes comportant une chaudière conventionnelle et unsystème de distribution à basse température. De par lagrande différence de température ( T) entre l'eau chaudeà l'entrée et l'eau de retour à la sortie, il suffit d'un débitd'injection minimal pour assurer un taux de transfert dechaleur important.

3-8 Mélange par injection au moyen d'un robinetà 2 voiesLa vanne de régulation modulante à 2 voies est l'un desappareils utilisés en régulation de mélange par injection.Cette vanne est commandée soit par un actionneurthermostatique non électrique, soit par un moteurélectrique. La figure 3-13 illustre le concept de tuyau-terie.

De l'eau chaude, soutirée de la boucle de chaudière, estrefoulée dans la colonne d'injection au point B. L'eaupasse par la vanne de régulation d'injection et entre parl'orifice latéral d'un té au point C, où elle se mélange avecl'eau de retour froide du système de distribution. Le débitdans la colonne d'injection dépend de la position de latige de la vanne de régulation d'injection, ainsi que duréglage du robinet limiteur de débit. Plus le débitd'injection est grand, plus la température d'eau d'alimen-tation du système de distribution est élevée et plus sa




robinet motorisé à 2 voies

tés rapprochés

robinetlimiteurde débit



COFFRET DECOMMANDE

alimentation

retour

CHAUDIÈRE

Figure 3-13

le mélange commence en «A»capteur de températured'alimentation


entrée d'eau chaudesortie d'eau tiède

pompe decirculation

écoulementen dérivation

Figure 3-12


30

puissance augmente. Dans un système de chauffage dansle plancher à basse température de type courant, alimentépar une chaudière conventionnelle, le débit dans la vannede régulation d'injection est d'environ 15 à 20% du débitdans le système de distribution. On peut ainsi utiliser unevanne de régulation d'injection de diamètre relativementfaible pour assurer la modulation du transfert d'unegrande quantité de chaleur.

Lorsqu'on utilise une vanne motorisée commandée par unmodule électronique, la protection de la chaudière estassurée par surveillance de la température d'entrée et aubesoin fermeture partielle de la vanne d'injection, afind'empêcher le système de distribution d'absorber lachaleur plus vite que la chaudière ne peut la produire.

Contrairement à une vanne motorisée avec module decommande «intelligent», une seule vanne modulantethermostatique à 2 voies ne peut pas assurer la régulationà la fois de la température d'alimentation du système dedistribution et la température d'entrée dans la chaudière.Pour protéger la chaudière, il faut alors utiliser un autreappareil de mélange ayant la capacité de surveiller et derégler la température d'entrée. La figure 3-14 montrecomment utiliser un robinet à 3 voies à cet effet.

Lorsqu'on utilise un robinet à 2 voies pour le mélange parinjection, rapprocher le plus possible les tés aux points Aet B de la figure 3-13. S'assurer également que ladistance verticale soit d'au moins 18 pouces entre le pointde raccordement de la colonne d'injection de retour à laboucle de chaudière et le point de raccordement ausystème de distribution. Cette partie verticale joue le rôled'un siphon thermique réduisant le transfert de chaleurdans le système de distribution en l'absence de demandede chauffage.

Il est important de sélectionner la vanne de régulationd'injection à partir de son Cv et NON en se basant sur le

diamètre de la colonne d'injection. Une vanne d'injectionsurdimensionnée ne permet pas d'assurer une régulationen douceur de la puissance de chauffage à faible charge.Au contraire, une vanne sous-dimensionnée entraîne uneperte de charge excessive et peut ne pas être suffisantepour fournir la puissance thermique nominale nécessaire.

Avant de sélectionner la vanne de régulation d'injection,calculer le débit d'injection nécessaire dans les conditionsnominales de charge à l'aide de la formule suivante :

Où :

fi = débit d'injection dans les conditions de conception(en GPM)

Q = puissance fournie au système de distribution dansles conditions de conception (en BTU/h)

T1 = température de l'eau injectée (en °F)

T21 = température de l'eau de retour du système dedistribution (en °F)

500 = constante pour l'eau (utiliser 479 pour unmélange à 30% de glycol et 450 pour un mélangeà 50% de glycol)

Sélectionner une vanne de régulation d'injection ayant uncoefficient de débit Cv correspondant approximativementau débit d'injection calculé.

Une fois le système opérationnel, régler le robinet limiteurde débit de sorte que la vanne de régulation d'injectionreste entièrement ouverte dans les conditions de

alimentation

retour

CHAUDIÈRE


panneaux de chauffagepar rayonnementrobinet thermoplastique à 3 voies

(pour augmenter la température de retour à la chaudière)

robinet thermoplastique à 2 voies(régulation du débit d'injection d'eau chaude)


robinet limiteurde débit

Figure 3-14

fi = Q500 x (T1

_ T2)

Formule 3-1


31

conception. La vanne de régulation peut ainsi fonctionnersur toute la course de sa tige au fur et à mesure quel'apport de chaleur au système de distribution passe dezéro à la charge maximale de conception.

3-9 Mélange par injection au moyen d'une pompeà vitesse variableUne autre méthode consiste à utiliser comme dispositifd'injection une petite pompe de circulation à rotorimmergé fonctionnant à vitesse variable. La figure 3-15illustre ce concept de tuyauterie.

De l'eau chaude est soutirée de la boucle de chaudièrepuis refoulée dans la colonne d'injection d'alimentation aupoint B. Elle entre par l'orifice latéral d'un té au point C,où elle se mélange avec l'eau de retour froide du systèmede distribution. Un débit identique d'eau froide de retours'écoule du système de distribution vers le circuit primairepar l'autre colonne montante. La variation de la vitesse dela pompe d'injection assure la régulation du débit d'eauchaude circulant dans la colonne d'alimentation. Plus lapompe tourne vite, plus le débit d'eau chaude dans lesystème de distribution est grand et plus la puissancefournie est également grande. Dans un système dechauffage dans le plancher à basse température de typecourant, alimenté par une chaudière conventionnelle, ledébit dans la pompe d'injection est d'environ 15 à 20%du débit dans le circuit secondaire. On peut ainsi utiliserune pompe d'injection relativement petite pour assurer larégulation du transfert d'une grande quantité de chaleur.

La régulation de mélange par injection protège aussi la

chaudière par surveillance de la température d'entrée etréduction de la vitesse de la pompe, empêchant lesystème de distribution d'absorber la chaleur plus vite quela chaudière ne peut la produire.

Lorsqu'on utilise une pompe à vitesse variable pour lemélange par injection, rapprocher le plus possible les tésaux points A et B de la figure 3-15. S'assurer égalementque la distance verticale soit d'au moins 18 pouces entrele point de raccordement de la colonne d'injection (retour)au circuit primaire et son point de raccordement au circuitsecondaire. Cette partie verticale joue le rôle d'un siphonthermique réduisant le transfert de chaleur dans lesystème de distribution lorsqu'il n'y a pas de demande dechauffage.

Dans un système bien équilibré, la pompe d'injection doitfonctionner à sa vitesse maximale lorsque le systèmefonctionne dans les conditions nominales de charge. Cetéquilibre s'obtient en réglant le robinet d'équilibrage situésur la colonne d'injection de retour. Il y a plusieurs façonsde régler ce robinet. L'une d'elles consiste à utiliser unrobinet doté de moyens de mesure incorporés. Plusieursrobinets de «réglage de circuit» sont offerts dans ce but.

Avant de pouvoir régler correctement le robinet de réglagede circuit, il faut d'abord calculer le débit d'injectionnécessaire dans les conditions nominales de charge àl'aide de la formule 3-1. La pompe d'injectionfonctionnant à sa vitesse maximale, fermer partiellementle robinet de réglage de circuit jusqu'à ce qu'il indique undébit égal à celui ainsi calculé.


alimentation

retour

CHAUDIÈRE



descente verticale de 450 mm (18") au minimum

pompe d'injection

robinetd'équilibrage


COFFRET DECOMMANDE


Figure 3-15


MODULE DECOMMANDE

SECTION

4

MÉTHODES DE CHAUFFAGE PAR

RAYONNEMENT DANS LE PLANCHER

L'accessibilité à des matériaux modernes, comme les tuyaux Kitec, a entraîné un décuplement du marché du chauffagehydronique par rayonnement dans le plancher au cours de la dernière décennie. Des méthodes d'installation ont été misesau point pour plusieurs types de plancher, dans les immeubles à usage résidentiel, commercial et industriel. Grâce à cestechniques d'installation, il est possible d'équiper chaque année des milliers d'immeubles d'un système de chauffage quebeaucoup considèrent comme offrant le summum du confort associé à un rendement énergétique optimal.

4-1 Qu'est-ce que le chauffage par rayonnement?Avant de traiter plus en détail de l'installation d'un système de chauffage par rayonnement dans le plancher, il est importantde bien comprendre le principe du fonctionnement de ce type de chauffage, ainsi que de savoir en quoi il diffère des autresformes de chauffage.

Dans la nature, il existe trois façons de transférer de la chaleur d'un objet à une température donnée à un objet à unetempérature plus basse.

La conduction est le phénomène par lequel la chaleur se déplace dans un matériau solide, ou encore passe d'un matériausolide à un autre, lorsque ces deux matériaux sont en contact. Lorsque vous vous trouvez nu-pieds sur une dalle de plancherde sous-sol froide, la chaleur se transmet de vos pieds à la dalle par conduction.

La convection est le phénomène par lequel la chaleur se déplace de la surface d'un solide à un fluide. Ce fluide peut êtresoit un liquide soit un gaz. De l'eau chaude qui s'écoule dans une tuyauterie transfère de la chaleur à la paroi intérieure decette tuyauterie par convection. De la même façon, l'air circulant dans un échangeur de chaleur à l'intérieur d'une fournaiseabsorbe la chaleur provenant des surfaces métalliques chaudes.

Il y a transfert de chaleur par rayonnement, lorsque des rayons infrarouges quittent la surface d'un objet pour se diriger versla surface d'objets plus froids. Contrairement à la conduction et à la convection, le transfert de chaleur par rayonnementn'exige pas la présence d'un fluide ou d'un matériau solide entre les deux objets entre lesquels il y a transfert de chaleur. Ilsuffit en effet qu'il y ait un espace entre ces deux objets. L'énergie solaire parcourt approximativement 93 millions de millesentre le soleil et la terre, dans un espace vide, uniquement sous forme d'énergie de rayonnement. L'énergie de rayonnementne se transforme en chaleur sensible qu'une fois absorbée par une surface.

33


34

L'énergie de rayonnement émise par les émetteurs de chaleurà température relativement basse, utilisée en chauffagehydronique, se désigne techniquement par l'expressionrayonnement électromagnétique infrarouge. C'est toutsimplement de la lumière que l'œil humain ne peut pasdistinguer. Cependant, mis à part le fait qu'elle est invisible,la lumière infrarouge se comporte exactement de la mêmemanière que la lumière visible. Elle se déplace en ligne droiteà la vitesse de la lumière (300 000 km à la seconde), et lessurfaces métalliques peuvent la réfléchir en partie.Contrairement à de l'air chaud, l'énergie de rayonnementpeut se déplacer de la même manière pratiquement dansn'importe quelle direction. Que ce soit vers le haut, vers lebas ou sur les côtés, le sens n'a tout simplement pas d'impor-tance. Grâce à cette particularité, un plafond chauffant peutfournir de la chaleur par rayonnement à la pièce située endessous. L'émission d'énergie de rayonnement par unplancher, un mur ou un plafond chauffant est un phénomèneentièrement naturel, aussi vieux que l'univers lui-même.

Une surface chauffée par les rayons solaires émet un rayon-nement infrarouge exactement identique à celui émis par unetuyauterie encastrée. Cette dernière met tout simplement enœuvre une source de chaleur et un système de transportdifférents pour fournir la chaleur à la surface. La plupart despanneaux radiants à basse température émettent moins de1/10 du flux radiant de la lumière solaire, et celauniquement sous forme de lumière infrarouge et non delumière ultraviolette. Même le corps humain émet un rayon-nement infrarouge vers les surfaces voisines, plus froides.

4-2 Les avantages du chauffage hydronique parrayonnement dans un plancherPlusieurs personnes considèrent que le chauffage par rayon-nement dans un plancher représente le summum du conforten matière de chauffage. En plus des avantages que présentele chauffage hydronique en général, un plancher chauffépeut vous procurer ce que pratiquement aucun autre systèmen'est en mesure de vous offrir. N’importe lequel de cesavantages peut se transformer en un «sésame ouvre-toi» chezun client avisé, qui ensuite décidera d'installer un systèmede chauffage hydronique par rayonnement dans le plancher.Voici un résumé des principaux avantages.

Un confort thermique inégalé :

Dans un immeuble avec plancher chauffant, l'environnementintérieur favorise au plus haut point le confort thermique del'humain. Contrairement à plusieurs systèmes qui chauffentl'air directement, un chauffage par rayonnement dans leplancher chauffe doucement la surface des objets et l'air quise trouvent dans la pièce. En présence de ces surfaceschaudes, les occupants d'une pièce cèdent la chaleurbeaucoup moins rapidement, si bien que la plupart des gensse sentent très bien à une température de pièce inférieure de3 à 5° F à celle qu'il faudrait maintenir avec d'autres moyensde chauffage.

La température de l'air au niveau du plancher est légèrementsupérieure à la température moyenne de la pièce. On perdainsi beaucoup moins de chaleur par les pieds et les jambes.La température de l'air commence à décroître à quelquespieds au-dessus du plancher. La plupart des gens se sententun peu plus éveillés, lorsque la température de l'air au niveaude leur tête diminue. De manière générale, l'air est à satempérature minimale juste en dessous du plafond de lapièce. Il y a alors réduction des pertes thermiques par l'iso-

lation du plafond et par conséquent réduction des coûts dechauffage.

Un système bien dissimulé :

La plupart des gens admettent bien que tout immeubled'Amérique du Nord destiné à recevoir des personnes doitêtre équipé d'un système de chauffage. Cependant, peu depersonnes sont portées à admirer les émetteurs de chaleurqui sont pourtant indispensables à un tel système. Parailleurs, comme ces émetteurs de chaleur empiètent surl'espace réservé aux meubles, ils deviennent encore moinsintéressants.

Dans un système de chauffage hydronique par rayonnementdans le plancher, c'est la surface du plancher elle-même quijoue le rôle d'émetteur de chaleur. Il n'est donc aucunementnécessaire de faire de compromis sur l'esthétique, ni surl'emplacement des meubles. C'est donc un système offrant àvos clients un intérieur d'immeuble aussi luxueux du point duconfort thermique que du point de vue de l'esthétique.

Un système silencieux :

L'un des points forts du chauffage hydronique, c'est sonaptitude à fournir de la chaleur sans générer de bruit. Unsystème de chauffage hydronique par rayonnement dans leplancher bien conçu, c'est l'essence même du silence. Leseul bruit que l'on peut percevoir, c'est celui du brûleur à gazou à mazout de la chaudière, et cette dernière se trouvehabituellement dans la salle de mécanique, loin des locauxhabités.

Un système propre :

Une installation de chauffage à air pulsé a tendance à fairecirculer la poussière, les odeurs et les germes dans toute lamaison, et c'est là un inconvénient majeur. Au lieu dedéplacer l'air dans toute la maison, le chauffage hydroniquedans le plancher assure une circulation très discrète (à peineperceptible) de l'air dans la pièce. Plusieurs personnessouffrant d'allergies ont remarqué qu'un système dechauffage par rayonnement dans le plancher n'aggravait pasleur problème, comme le ferait un système de chauffage à airpulsé.

Un système durable :

Un système de chauffage installé dans une dalle de plancherest pratiquement aussi indestructible que la dalle elle-même.C'est le moyen de chauffage par excellence des garages, desimmeubles industriels, des salles de jeux ou de tout autreimmeuble, dans lesquels il y a beaucoup de circulationintérieure.

Un système réduisant la consommation de combustible:

Il est établi qu'un système de chauffage hydronique dans leplancher consommait moins d'énergie que toute autre formede chauffage, tant dans un immeuble à usage résidentiel,que commercial ou industriel. Ces économies d'énergies'expliquent de plusieurs façons : température d'air intérieureplus faible pour un même confort, moins de stratification descouches d'air due aux différences de température, pièces nonpressurisées (la pressurisation augmente les fuites d'air), etenfin la possibilité de fonctionnement à une températured'eau plus basse.

Les économies réalisées varient d'un immeuble à l'autre.Bien que sur certains projets, on note des économies

35

supérieures à 50 %, il est plus prudent de considérer uneéconomie de 10 à 20 %.

Du fait que le coût de l'énergie augmente sans cesse, laréduction de consommation de combustible va jouer un rôlede plus en plus important dans la sélection d'un système dechauffage. Un système de chauffage hydronique par rayon-nement dans le plancher consomme un minimum d'énergietout en offrant un confort exceptionnel. Ce système constituevéritablement un point de référence, par rapport auquel onpeut comparer toutes les autres méthodes de chauffage.

4-3 Historique du chauffage hydronique par rayon-nement dans un plancherLes origines du chauffage hydronique par rayonnement dansun plancher remontent au début des années 1900, alors queces systèmes étaient installés avec des tuyauteries en fonteet en acier. Dans les années 40 et 50, de nombreux systèmesde chauffage par rayonnement dans un plancher compre-naient des tuyauteries en cuivre encastrées dans une dalle debéton. Bien qu'un peu grossières par rapport à aujourd'hui,ces installations ont rapidement prouvé qu'elles pouvaientoffrir un confort inégalé.

D'ailleurs, on utilise encore certains de ces ancienssystèmes. Cependant, plusieurs autres ont dû êtreabandonnés depuis longtemps, à cause de la fatigue ou de lacorrosion des tuyauteries métalliques encastrées. Bien queces premiers systèmes procuraient un confort exceptionnel,un trop grand nombre d'entre eux, installés avec des tuyau-teries en cuivre, en acier ou en fonte encastrées, présentaientdes fuites. C'est ainsi que la confiance du consommateurdans un système de chauffage hydronique dans le plancher,offrant à la fois confort et longue durée de vie sans problème,se mit à diminuer régulièrement. L'apparition de la climati-sation d'air central, à la fin des années 50, ainsi que dessystèmes de ventilation forcée, présentés comme des instal-lations de choix pour le chauffage et la climatisation, aentraîné la disparition du chauffage hydronique dans lesplanchers. Du moins en apparence.

Ironiquement, alors que le marché du chauffage hydroniquedans les planchers était pratiquement en voie de disparition

en Amérique du Nord, on était en train de mettre au point unnouveau matériau de tuyauterie en Europe de l'Ouest. C'étaitle polyéthylène réticulé (ou PER). Ce matériau devait serévéler rapidement comme étant le facteur le plus importantdu renouveau du chauffage hydronique dans un plancher enAmérique du Nord.

Les européens avaient déjà acquis une solide expériencedans le domaine des tuyauteries PER et PER-AL-PERutilisées en chauffage dans le plancher, au moment où cesproduits firent leur apparition sur le marché nord-américainau début des années 80. Ces matériaux de tuyauteriesmodernes permirent de démontrer, lentement mais sûrement,qu'ils pouvaient offrir à la fois confort, facilité d'installationet longue durée de vie utile. Le reste, comme on dit, n'estque de la petite histoire.

Le consommateur s'intéresse aujourd'hui comme jamaisauparavant aux nouvelles méthodes d'installation dechauffage hydronique dans un plancher. Il recherche avanttout des installateurs professionnels qualifiés et des produitsde qualité. Avec les tuyaux Kitec et les accessoires Ambio-Confort, vous pouvez offrir à ces consommateurs avisésexactement ce qu'ils recherchent. Poursuivons, en présentantles différentes méthodes d'installation de ces systèmes.

4-4 Systèmes avec dalle sur solComme le passé l'a déjà montré, un plancher avec dalle sursol en béton constitue le choix par excellence pour unchauffage hydronique. Le nombre d'immeubles construitsavec ce type de plancher est impressionnant. Parmi cesconstructions, on compte un pourcentage important demaisons unifamiliales, ainsi qu'un fort pourcentaged'immeubles commerciaux. Parmi les installations les mieuxadaptées au chauffage dans un plancher, figurent cellescomprenant un large espace ouvert, comme les centresd'entretien des véhicules automobiles, les garages à étages,les postes de pompiers et les hangars d'entretien desaéronefs. Ces bâtiments possèdent la plupart du temps desplanchers de béton non revêtus, ce qui permet de tirer partiau maximum du chauffage hydronique, ces planchers étantmaintenus chauds et secs.

SECTION 4 MÉTHODES DE CHAUFFAGE PAR RAYONNEMENT DANS LE PLANCHER

dalle de béton

tuyau

treillis métallique

isolation

fondation

adhésifplancher fini

pare-vapeur

remblai compacté

DALLE DE BÉTON SUR SOL avecisolation sous dalle


36

Procédure d'installation:

La figure 4-1 illustre une vue en coupe d'un planchermoderne avec dalle sur sol chauffé.

L'installation d'une dalle de plancher chauffante débute parla vérification de la mise à niveau et du compactage du solen place. Bien que l'installateur en chauffage ne soit pas àproprement parler responsable de cette partie de la

DALLE DE BÉTON SUR SOL

plancher fini

adhésif

dalle de béton

isolation sous dalle

pare-vapeur

remblai compacté

tuyau composite


fondation

Figure 4-1

dalle de béton

tuyau


fondation


pare-vapeur

remblai compacté

DALLE DE BÉTON SUR SOLsans isolation sous dalle

«chaise»

max. 50 mm (2") de la surface

37

construction, il doit y prêter attention. Un sol préparé defaçon inadéquate peut provoquer des problèmes ultérieurs defonctionnement des circuits de tuyauterie encastrés.L’installateur pourrait se retrouver dans un litige associé à lafissuration de la dalle provoquée par ce sol instable etaucunement imputable à la tuyauterie.

Une fois le sol bien préparé, installer le pare-vapeur et l'iso-lation sous dalle. Pour certains immeubles, le devis descharges peut ne pas exiger de pare-vapeur sous dalle. Il peutcependant être indispensable d'empêcher toute transmissiond'humidité provenant du sol sous-jacent, particulièrementlorsque le revêtement de plancher est en bois.

Les pertes thermiques par les bords et le dessous d'une dallechauffée sur sol peuvent être très importantes, partic-ulièrement dans les endroits où la nappe phréatique est à unniveau élevé ou lorsque la dalle repose sur du roc. Il est doncessentiel d'isoler les bords et le dessous de la dalle pourréduire ces pertes thermiques. Il est indispensable d'avoirune telle isolation dans tout système de chauffage deplancher de qualité. Ne pas prendre les mesures nécessairespour réduire ces pertes thermiques, c'est la même chose quede laisser les fenêtres ouvertes tout l'hiver.

De façon réaliste, on ne peut envisager l'installation de l'iso-lation sous dalle qu'avant la coulée du béton. En effet,lorsqu'on découvre par la suite qu'il y a d'importantes pertesthermiques vers le bas, alors que le système est en fonction,il est pratiquement impossible de corriger la situation. Il n'estpas raisonnable d'installer un système de chauffage de hautequalité en oubliant des détails essentiels mais peu coûteux.Faites-le bien du premier coup.

Le matériau d'isolation que l'on utilise le plus courammentpour les bords et le dessous d'une dalle est le polystyrèneextrudé. Il se vend en feuilles de 2 x 8 pi et de 4 x 8 pi, endifférentes épaisseurs. Il est également offert en différentesmasses volumiques, ce qui permet de tenir compte desdifférentes charges sur le plancher. Les panneaux enpolystyrène extrudé possèdent une haute résistance àl'absorption de l'humidité, et ils ont fait leurs preuves dansles applications avec isolation sur sol.

De nouveaux matériaux d'isolation sont mis au point, afin defavoriser le recours à l'isolation sous dalle. On désigne l'un deces matériaux sous le nom de film anti-rayonnement. C'estun composite formé par des couches de plastique et d'alu-minium. Le film anti-rayonnement pour béton est constituépar une couche d'aluminium prise en sandwich entre deuxcouches d'isolation à bulles d'air. Le pouvoir isolant de cenouveau produit est comparable à celui des produits enmousse rigide, mais il se manipule beaucoup plus facilementet sa résistance aux dommages mécaniques est de loinsupérieure.

L'importance de l'isolation thermique par en dessous dépendde plusieurs facteurs. En voici quelques uns :

• La rigueur du climat : dans un climat froid, il est justifié de poser sur les bords et en dessous uneisolation dont la résistance thermique R est plus impor-tante.

• Le coût de l'énergie : le coût de l'énergie justifieégalement une isolation sur les bords et en dessousayant une plus grande valeur R.

• La résistance thermique (valeur R) des revêtements deplancher : les revêtements de plancher à haute résis-tance thermique justifient la pose d'un isolant de grandevaleur R sur les bords et en dessous de la dalle.

• La forme de la dalle : dans le cas d'une dalle dont lerapport entre la longueur des bords et la surface estélevé, il est également justifié de prévoir une isolationde grande valeur R sur les bords et en dessous.

Dans la plupart des immeubles, prévoir une isolation sousdalle ayant une valeur R minimale de 5. Dans une région auclimat froid, on recommande souvent d'isoler le périmètre dela dalle, sur une largeur de 4 pieds (zone appelée «bandeextérieure»), avec une isolation sous dalle d'une valeur R de10. En général, on ne pose pas d'isolation sous les pointsd'appui structuraux, d'une colonne intérieure ou le dessousd'un mur porteur.

Le rebord d'une dalle est particulièrement sensible auxpertes thermiques. Sous un climat modéré, isoler ce rebord àune valeur R minimale 5, tandis que sous un climat froid,l'isolant doit avoir une valeur R minimale de 10.

Dans la plupart des installations, l'étape suivante consiste àdéterminer l'emplacement du poste de manifold et àl'installer temporairement. Si l'un ou plusieurs de ces postesdoivent être encastrés entre les montants d'une cloison, il estindispensable d'effectuer des mesures précises, lors du choixde l'emplacement.

On peut fixer temporairement les manifolds à un panneau decontreplaqué, supporté par un poteau en bois ou en acier,enfoncé dans le sol sous la dalle (comme illustré par la figure4-2).


panneau de contre-plaqué(fixé au poteau en acier d'armature) poste de manifold

emplacement futurde la cloison

manchon de protectiondessus de dalle prévu

poteau temporaire en acierd'armature, enfoncé dans le sol,

sous la dalle, et que l'on peut couperaprès la coulée

isolation

Figure 4-2


38

Une fois l'isolation en place, on installe l'acier d'armaturede la dalle. La plupart des dalles de béton sur sol sontrenforcées au moyen d'un treillis métallique soudé (WWF)qui empêche également la formation de fissures. Cetreillis est livré sous la forme de feuilles ou de rouleaux.Le placer directement sur le dessus de l'isolation sousdalle. Prévoir un chevauchement d'environ 150 mm (6”)entre les bords, et les rattacher.

La tuyauterie s'installe ensuite circuit par circuit.Commencer par fixer l'une des extrémités du circuit aumanifold d'alimentation. Dérouler le rouleau de tuyauterieen suivant le plan de pose. Dans le cas d'une tuyauteriecomposite, du fait qu'elle comprend une partiemétallique, on peut la poser de façon approximative, sansavoir à la fixer immédiatement. On peut ainsi poser touteune boucle et amener l'extrémité jusqu'au manifold.S'assurer que cette extrémité se rend bien jusqu'aumanifold, puis fixer la tuyauterie au treillis métallique.Une différence essentielle avec la pose d'une tuyauteriePER, c'est que la tuyauterie composite reste en place etn'a pas tendance à vouloir s'enrouler de nouveau.

C'est pourquoi il n'est pas nécessaire d'utiliser de dévidoir.Par contre, si on en a un à portée de la main, on peut s'enservir pour poser la tuyauterie. Dans ce cas, placer lerouleau de tuyauterie sur le dévidoir puis dérouler entirant. Laisser beaucoup de mou devant soi, au fur et àmesure qu'on fixe la tuyauterie en place.

Pour la fixation d'une tuyauterie Kitec sur un treillismétallique, utiliser soit des attaches en fil de fer, soit descolliers en nylon. Prévoir une attache tous les 1500 à1800 mm (60 à 72”), sur les longueurs droites de tuyau-terie, et une attache de chaque côté des coudes.

Une fois tous les circuits installés, préparer l'essai souspression du manifold. Installer un manomètre àl'extrémité, soit du manifold d'alimentation, soit dumanifold de retour, ainsi qu'un purgeur d'air Schrader àl'autre extrémité. Obturer les extrémités non utilisées desmanifolds.

Faire monter la pression dans les circuits à environ 100psi, au moyen d'un compresseur d'air. Vérifier s'il y a desfuites aux raccordements sur les manifolds à l'aide d'unesolution savonneuse. Maintenir la pression dans lescircuits pendant au moins 24 heures. Si la pression d'airdiminue, vérifier de nouveau s'il n'y aurait pas de fuitesaux raccordements des manifolds, avant inspection de latuyauterie. Sauf en cas de dommage important dû àd'autres travaux, il est fort peu probable que les fuitesd'air se trouvent dans la tuyauterie. Il est cependantobligatoire de soumettre à un essai sous pression touteinstallation de tuyauterie de chauffage par rayonnement.Lorsque le treillis métallique doit être mis en place dansla dalle, s'assurer que l'équipe chargée de la mise enplace du béton sait qu'il faut soulever la tuyauterie et letreillis avant la coulée. En effet, lorsque le treillismétallique doit être positionné dans la dalle, ce treillisdoit être soulevé ou posé sur des «chaises» à sonemplacement définitif, avant de couler le béton. Souleverle treillis et la tuyauterie, en amenant le dessus de cettetuyauterie à 50 mm (2”) en dessous de la surface de ladalle. La dalle réagit alors plus rapidement, lorsqu'il y acirculation d'eau tiède dans la tuyauterie.

Du point de vue de la transmission de chaleur, la positionde la tuyauterie n'est pas aussi importante, lorsque ladalle est entièrement isolée. En effet, avec un bon isolantthermique, le flux de chaleur se dirige vers la surface. S'iln'y a pas d'isolation, il devient alors essentiel depositionner la tuyauterie à 50 mm (2”) en dessous de lasurface.

En maintenant la tuyauterie à 50 mm (2”) en dessous dela surface, il n'y a pas de risque d'interférence avec lestraits de scie servant de joints de dilatation. Lorsque cestraits de scie ont une profondeur supérieure à 20 mm(3/4”), il faut alors positionner la tuyauterie enconséquence. Lorsqu'un joint de dilatation est prévu surtoute l'épaisseur (dalles séparées), la tuyauterie doit êtreprotégée par un manchon au passage du joint. Cemanchon, centré sur le joint, doit avoir 300 mm (12”) delong et environ 25 mm (1”) de diamètre. Le manchon sertà réduire les contraintes sur la tuyauterie, lorsque la dallese déplace légèrement au joint de dilatation.

4-5 Systèmes à dalle mincesIl existe plusieurs méthodes d'installation d'un chauffagehydronique par rayonnement, sur un plancher à structurede bois conventionnelle. L'une des méthodes les pluscourantes consiste à utiliser une dalle mince. La figure 4-3 illustre ce concept.

Une dalle mince comprend une sous-couche, soit debéton spécialement formulé, soit de plâtre coulé. Dans lesdeux cas, l'installation comporte certaines exigences, dontil faut soigneusement tenir compte lors de la coordinationdes études de conception du bâtiment.

L'une de ces exigences consiste à devoir augmenter lahauteur du plancher de 32 à 40 mm (1,25 à 1,5”). Il fautalors en tenir compte dans la hauteur des ouverturesbrutes de fenêtres et de portes, ainsi que dans la hauteurdes seuils de portes. Il y a aussi des répercussions sur lahauteur de contremarche des escaliers.

Un autre point dont il faut tenir compte, c'est lesupplément de poids correspondant à la dalle mince. Defaçon générale, une dalle mince en plâtre coulé augmentede 6 à 7 kg (13 à 15 lb) le poids propre au pied carréd'une structure de plancher. Une dalle mince en bétonstandard augmente ce poids propre d'environ 8 kg (18 lb)au pied carré (pour une épaisseur d'environ de 40 mm(1,5”). Ne jamais considérer d'emblée que la structure duplancher est suffisamment résistante pour supporter lepoids supplémentaire d'une dalle mince, qu'elle soit enbéton ou en plâtre. Demander à un concepteur compétentou à un ingénieur en structure de vérifier s'il faut ou nonapporter des modifications pour tenir compte de ce poidssupplémentaire.

L'épaisseur et le poids supplémentaire du plancher neposent aucun problème lorsqu'on en tient compte aumoment de la conception du bâtiment. Il peut cependanty avoir des difficultés dans le cas d'une rénovation.

Systèmes à dalles minces en plâtre coulé

Depuis de nombreuses années, on utilise des sous-couches en plâtre coulé, pour la mise à niveau desplanchers, ainsi que pour améliorer les caractéristiques

39


DALLE MINCE (DALLE EN PLÂTRE)

plancher fini

adhésif

dalle de plâtre coulée

produit d'étanchéité

sous-plancher

isolation en dessous

tuyau composite fixéau sous-plancher

solive de plancher

dalle de plâtretuyau



produit d'étanchéité

DALLE MINCE SUR PLANCHER À STRUCTURE EN BOISdalle de plâtre

sous-plancher

solive deplancher

Figure 4-3


40

DALLE MINCE (DALLE DE BÉTON)

plancher fini

adhésif

dalle de béton coulé

feuille de polyéthylène

sous-plancher


tuyau composite fixé au sous-plancher

solive de plancher

dalle de bétontuyau



feuille de polyéthylène

sous-plancher

solive deplancher

DALLE MINCE SUR PLANCHER À STRUCTURE EN BOISdalle de béton

41

d'acoustique et la résistance au feu des planchers àstructure de bois. Ces sous-couches conviennentégalement très bien comme dalles minces dans unsystème de chauffage par le plancher. La plupart dutemps, cette dalle est posée par un sous-traitant formé etéquipé pour mélanger et mettre en place les matériaux.

Procédure d'installation

On commence par agrafer la tuyauterie au sous-plancher.Une agrafeuse pneumatique munie d'un accessoirespécial permet de poser rapidement les agrafes, sansendommager la tuyauterie. C'est la méthode de fixation àprivilégier sur toute la surface d'une dalle mince, àl'exception de quelques zones très réduites.

Une fois les circuits de tuyauterie installés, les soumettreà un essai sous pression selon la procédure ci-dessus.

On pulvérise ensuite sur le plancher un revêtementdestiné à améliorer l'étanchéité et l'adhérence. Onminimise ainsi l'absorption d'eau par le sous-plancher,tout en renforçant l'adhérence entre la dalle et le sous-plancher.

La sous-couche de plâtre coulé se compose de plâtre dur,de sable de maçonnerie, d'adjuvants et d'eau. On préparece produit au moyen d'une bétonnière spéciale,habituellement située à l'extérieur du bâtiment, puis onl'achemine par pompage dans un flexible. Lors de lacoulée, la surface du produit se lisse pratiquement d'elle-même, exigeant un minimum de talochage.

Certains installateurs préfèrent couler la dalle de plâtre endeux couches. On évite ainsi tout retrait différentiel dansla dalle, et on obtient une surface finie parfaitement lisse.

Une fois durcie, une sous-couche de plâtre coulé devientpresque aussi dure que du béton standard. Cependant,contrairement au béton, on ne peut utiliser une telle sous-couche de façon permanente comme «surface d'usure».

Avec une bonne préparation de surface, on peut recouvrirune dalle de plâtre coulé de n'importe quel revêtement definition, y compris les tapis, les feuilles de vinyle, lescarreaux de céramique et les revêtements de bois à coller.Avant d'installer un revêtement de plancher, s'assurer quela dalle a bien durci et que la surface a été correctementpréparée, selon les recommandations du fabricant.

Une dalle de plâtre coulé résiste à l'eau mais n'est pashydrofuge. Une telle dalle finit en effet par se ramollir,lorsqu'elle reste trop longtemps en contact avec de l'eau.Ne pas installer ce genre de dalle lorsqu'il pleut oulorsqu'il y a trop d'humidité. Éviter également de l'utiliserlorsqu'il y a risque d'inondation.

Systèmes à dalles minces en béton

Il y a de très grandes différences entre l'installation d'unedalle mince en béton et l'installation d'une dalle mince enplâtre coulé. La surface du béton ne se met pas de niveaupar elle-même. Il faut en égaliser la surface à la règlevibrante. Pour simplifier cette opération, il vaut mieuxcouler la dalle de béton avant de construire les murs.

Contrairement à une couche en plâtre, il est essentield'empêcher toute adhérence entre le dessous de la dalleet, soit le sous-plancher, soit les murs adjacents. Le butrecherché est en effet de permettre au plancher de bois età la dalle mince de béton de se déplacer indépen-damment, lors du durcissement du béton ou des change-ments d'humidité selon la saison . On réduit ainsi lescontraintes de tension dans la dalle et les risques defissures.

Il est également important de diviser les grandes surfacesde plancher en surfaces plus petites, séparées par desjoints de dilatation à bande en plastique. Au moment dudurcissement du béton, les fissures se formeront juste au-dessus de ces bandes. Ces fissures «dirigées» empêchentla dalle de se fissurer de façon aléatoire.

Laisser durcir la dalle au moins trois semaines avant de lachauffer. Le béton devient alors suffisamment solide pourpouvoir résister aux contraintes thermiques. Pour chassertoute trace d'humidité, il est également bon de chauffer ladalle pendant plusieurs jours, avant d'installer lerevêtement de plancher.

Quel que soit le genre de dalle mince, il est indispensabled'installer une isolation par en dessous. Lorsque l'espacesitué en dessous du plancher chauffant est égalementchauffé, prévoir une isolation d'une résistance thermiqueminimale R-11. Lorsque l'espace sous plancher n'est quepartiellement chauffé, installer une isolation d'une résis-tance minimale R-19. Lorsque l'espace sous planchertient lieu de vide technique non chauffé, installer uneisolation par en dessous d'une résistance minimale R-30.Bien que les valeurs de résistance thermique de l'isolationsuggérées offrent une bonne marge de sécurité, il est bonque l'installateur vérifie si ces valeurs satisfont auxexigences des codes locaux relatifs aux économiesd'énergie.

On peut utiliser le concept de dalle mince pour l'instal-lation d'un chauffage par rayonnement dans le planchersur des surfaces de béton existantes. On réalise alors une


Figure 4-4

Composition du mélange pour 0,76 m3 (3 pi3) debéton de finition à 1 361 kg (3 000 lb) et à 28 jours

Ciment Portland type 1 235 kg (517 lb)

Sable à béton 471 kg (1 039 lb)

Gravillon n° 1A (max 6 mm (1/4")) 673 kg (1 485 lb)

Entraîneur d’air 117 g (4,14 on)

Hycol (plastifiant-réducteur d’eau) 156 g (5,5 on)

Toile de fibre 0,7 kg (1,5 lb)

Superplastifiant (WRDA-9) 1 466 g (51,7 on)

Eau environ 76 l (20 gal)


42

coulée de finition sur la surface existante. La figure 4-4aillustre les différentes couches d'une telle installation.

Idéalement, la nouvelle couche devrait être séparée parune mince couche d'isolation. On dirige de ce fait lachaleur vers le haut, là où on en a besoin, et on diminuele temps de réaction. On prévoit généralement de lamousse rigide de 12 à 25 mm (1/2 à 1") d'épaisseur. Enutilisant un pare-vapeur, on s'assure que l'humidité nes'infiltre pas dans la couche chauffée. On dispose aujour-d'hui d'un nouveau type d'isolation. Cette isolation,

constituée par deux couches isolantes «bulles», avec unfeuillard d'aluminium monté en sandwich, a un pouvoirisolant comparable à celui de la mousse rigide. Ce genred'isolation joue également le rôle de pare-vapeur. Lors del'installation d'une tuyauterie sur du béton existant, lapartie la plus délicate est la fixation de cette tuyauterie.On peut utiliser des colliers individuels, mais cetteméthode exige beaucoup de temps. Lorsqu'on a prévu dela mousse de 25 mm (1") d'épaisseur comme isolant, onpeut utiliser des agrafes spéciales en matière plastique.

COULÉE DE FINITION sur dalle existante

plancher fini

adhésif

coulée de finition

isolation sous dalle

pare-vapeur?

béton existant

tuyau composite

treillis métallique?

fondation

Figure 4-4a

dalle de bétontuyau


béton existant

COULÉE DE FINITION SUR PLANCHER DE BÉTON

isolation

43

Une autre méthode efficace consiste à fixer la tuyauteriesur des rails. Chaque longueur de 2 m (6,5”) de cesprofilés en matière plastique en U se fixe à trois endroitssur le plancher. On peut alors fixer la tuyauterie par descolliers au moyen des encoches latérales, perpendicu-lairement aux rails.

On recouvre ensuite la tuyauterie en coulant du bétonordinaire sur une épaisseur de 32 à 40 mm (1 1/4 à 11/2"), en créant ainsi une masse thermique très efficace.Il n'y a aucun problème de structure ni de résistance : ladalle d'origine est suffisante. L'augmentation du niveauexige un ajustement des portes.

4-6 Systèmes de tuyauteries avec plaquesUne dalle de béton ou de plâtre se comporte comme une«mèche thermique», et répartit ainsi la chaleur dégagéepar la tuyauterie encastrée dans la surface du plancher.Dans certains cas, il n'est toutefois pas possible d'installerde dalle. Pour répartir la chaleur, on peut alors utiliser desplaques d'aluminium à conductivité thermique élevée.

Les tuyauteries Kitec PER-AL-PER constituent le choixpar excellence pour les installations de tuyauteries avecplaques. Le coefficient de dilatation thermique de cestuyauteries est en effet très voisin de celui des plaques detransfert thermique en aluminium. Il y a alors uneréduction importante des bruits dus à la dilatation et à lacontraction, lorsque le système s'échauffe ou se refroidit.

La figure 4-5 illustre le concept général d'un système detuyauterie avec plaques. Noter comment les plaquesd'aluminium ont été formées pour s'adapter au périmètrede la tuyauterie. La chaleur transférée entre la tuyauterieet la partie de la plaque en forme de caniveau se déplaceensuite par les ailes de cette plaque. Comme l'aluminiumest un excellent conducteur de la chaleur, ces plaquesrelativement minces peuvent assurer une diffusion de lachaleur dans le plancher presque aussi bonne qu'avec unedalle, le poids mis en jeu étant une fraction du poidsd'une dalle et l'épaisseur environ la moitié de celle d'unedalle mince. Ces plaques sont polyvalentes et s'utilisentaussi bien pour un chauffage par rayonnement dans unplancher que pour un mur ou un plafond chauffant.


tuyau

plaques utilisées dans le système de chauffage entre les solives(en dessous du sous plancher)

plancher fini

plaque de transfert thermique

SYSTÈMES DE TUYAUTERIES AVEC PLAQUES

sous-plancher

tuyau

plaques utilisées avec des madriers(au-dessous du sous-plancher)

plancher finiplaque de transfert thermique

sous-plancher

entretoise (madrier)

La tuyauterie transfère la chaleur à la plaque et la chaleurse répartit sur les «ailes» plates. La grande surface de contactassure une répartition uniforme de la chaleur dans le plancher.

Figure 4-5


44

Systèmes de tuyauteries avec plaques au-dessus duplancher

La figure 4-6 illustre l'installation d'un système de tuyau-teries avec plaques «au-dessus» du plancher.

Dans ce cas, les tuyauteries et les plaques se trouvent surle dessus du plancher. On peut alors poser la tuyauteriepratiquement dans n'importe quelle direction. Le systèmes'adapte très bien à plusieurs types de revêtements deplancher, et convient particulièrement aux installationssur planchers de bois avec fixation par clouage vers le bas.

TUYAUTERIE ET PLAQUES AU-DESSUS DU PLANCHER(madriers)

plancher de bois dur

plaques de transfert thermique en aluminium

madriers de 16 - 20 mm (5/8-3/4")en contre-plaqué

sous-plancher


tuyauterie composite repousséedans la plaque de transfert thermique

solives de plancher

Figure 4-6

entretoise(madrier)

tuyau


plancher fini

MADRIERS SUR PLANCHER À STRUCTURE DE BOIStuyauterie et plaques au-dessus du plancher

solive deplancher

sous-plancher

45

Procédure d'installation :

Commencer par fixer sur le plancher des madriers encontreplaqué ou en panneaux à copeaux orientés (OSB) de16 à 20 mm (5/8 à 3/4") d'épaisseur. On dispose lesmadriers de façon à former des rainures de 20 mm (3/4")de largeur, dans lesquelles on place ensuite la tuyauterieet la partie en forme de caniveau des plaques de transfert

thermique. Pour minimiser les grincements, les madriersdoivent être collés et cloués (ou vissés) au sous-plancher.

Les rainures destinées à recevoir les coudes à 180°, ainsique les autres parties courbées des tuyauteries, peuventêtre creusées dans les panneaux de contreplaqué ou OSBde 20 mm (!”) d'épaisseur, au moyen d'une toupie. Uneautre méthode consiste à poser des entretoises triangu-


TUYAUTERIE AU-DESSUS DU PLANCHER(madriers)

espacement de 150-200 mm (6-8"),puissance transmise limitée

plancher de bois dur

madriers de 16 - 20 mm (5/8 - 3/4") en contre-plaqué

sous-plancher

solive de plancher

tuyauterie compositeposée dans la rainure


entretoise(madrier)

tuyau


plancher fini

MADRIERS SUR PLANCHER À STRUCTURE DE BOIStuyauterie au-dessus du plancher

solive deplancher

sous-plancher


46

laires pour supporter la couche de plancher secondaireaux endroits où il y a des courbes.

On pose des plaques dans les rainures, en laissant unespace d'environ 25 mm (1" entre les extrémités de cesplaques. Serrer chacune des plaques contre l'un des bordsdu madrier, puis la fixer en place du même côté, à l'aidede deux ou trois agrafes minces (et uniquement de cecôté). La plaque peut ainsi s'allonger, au moment de lamise en place de la tuyauterie, ainsi que lors duréchauffage et du refroidissement.

On pose ensuite la tuyauterie en la repoussant dans lesrainures des plaques. Lorsque la tuyauterie est alignéeavec une rainure, marcher dessus afin de bien l'enfoncerdans cette rainure.

Il n'y a PAS besoin de mettre de produit d'étanchéité ausilicone dans les caniveaux des plaques, lorsqu'on installede la tuyauterie Kitec PER-AL-PER.

Les systèmes de tuyauteries avec plaques conviennentparfaitement lorsqu'on installe par la suite un revêtementde plancher en bois fixé par clouage vers le bas. On peutalors poser ce revêtement directement sur la tuyauterie etles plaques, sans feuille de recouvrement supplémentaire.Installer le revêtement de plancher de sorte que sa plusgrande dimension soit perpendiculaire à la tuyauterie. Onenfonce les clous dans les plaques de transfert thermique,puis dans les madriers et enfin dans le sous-plancher.Faire attention de ne pas enfoncer de clous dans la tuyau-terie, au niveau des coudes à 180° ou autres endroits dela tuyauterie cachés au moment de la pose du plancher.Si, à certains endroits, la tuyauterie doit être posée paral-lèlement au revêtement de plancher, il vaut mieux percerun trou de faible profondeur dans le sous-plancher et fairepasser la tuyauterie dans la structure du plancher, en laprotégeant ainsi contre toute perforation par les clous. Onpeut également faire «plonger» la tuyauterie en dessousdu sous-plancher, puis la faire remonter à travers la lissed'une cloison, avant de la raccorder au manifold.

Pour les autres types de revêtement de plancher, installerune feuille de recouvrement mince, de 6 ou de 9 mm (1/4ou 3/8") d'épaisseur, par dessus la tuyauterie et lesplaques, afin de créer une surface stable et lisse. Onutilise souvent du contreplaqué comme feuille de recou-vrement, sous un revêtement de vinyle ou un tapis. Onutilise également des panneaux de fibragglo-ciment sousles carreaux de céramique. Soumettre les circuits detuyauterie à un essai sous pression, avant d'installer lafeuille de recouvrement. Maintenir la pression dans lestuyauteries au moment de l'installation de cette feuille.Faire attention de ne pas enfoncer d'attaches dans latuyauterie, au moment de la fixation du recouvrement.

On peut adopter ce même concept de madriers dans lecas des installations de chauffage de faible puissance,mais sans utiliser de plaques de transfert thermique - laplupart du temps dans les systèmes de chauffage deplancher.

Une structure de bois est un mauvais conducteur de lachaleur, de sorte que le transfert thermique latéral estlimité. La couche relativement mince, située juste au-dessus d'une tuyauterie, laisse passer beaucoup plus dechaleur que les côtés. Il en résulte de grandes différences

de température de plancher selon la position de la tuyau-terie. Ce phénomène limite la quantité de chaleur que l'onpeut transférer sans créer de «ligne» à haute températuresur la surface du plancher.

Prévoir un espacement de 150 à 200 mm (6 à 8") et,encore une fois, la puissance thermique transférée estlimitée. Pour contrer cet inconvénient, certains fabricantsproposent des feuilles de contreplaqué avec des rainuresusinées à l'avance, et sur lesquelles ont été fixées descouches d'aluminium, afin d'augmenter le transfertthermique latéral.

Systèmes de tuyauteries avec plaques sous le plancher

On peut également fixer la tuyauterie et les plaques detransfert thermique en aluminium à la partie inférieure dusous-plancher. Ces systèmes sous plancher sont intéres-sants lorsqu'il n'est pas possible de remonter le niveau duplancher. La figure 4-7 illustre ce concept.

Les plaques servent de support à la tuyauterie contre lesous-plancher et assurent la diffusion de la chaleur, enévitant les variations de températures indésirables à lasurface du plancher.

Pour l'installation d'un tel système, l'idéal serait d'avoirdes espaces entre solives de plancher entièrementdégagés. Il est toutefois très rare que l'installateur setrouve devant une situation aussi intéressante. Danscertains cas, les espaces entre solives sont déjà utiliséspour la plomberie, l'électricité, la ventilation ou d'autressystèmes similaires. Par conséquent, il peut être difficile,sinon impossible, d'utiliser le sous-plancher. Toujoursexaminer le dessous du plancher, avant de déciderd'installer un système de tuyauterie et plaques sous leplancher.

47


TUYAUTERIE ET PLAQUES EN DESSOUS DU PLANCHER

plancher fini

adhésif (mortier fin durci)

sous-plancher

plaque de transfert thermiqueagrafée au sous-plancherisolation en dessous

tuyauterie composite montée avecla plaque de transfert thermique

solive de plancher

Figure 4-7

tuyau


plancher fini

plaque de transfert thermique

CHAUFFAGE ENTRE LES SOLIVEStuyauterie et plaques en dessous du plancher

solive deplancher

sous-plancher


48

Dans une installation sous le plancher, on tire la tuyau-terie dans un espace de solive à la fois et on la fixe enmême temps que les plaques de transfert thermique. Lafigure 4-8 illustre la séquence d'installation.

Percer des trous suffisamment grands dans la structure duplancher, pour faciliter le tirage de la tuyauterie.

Comme pour un système avec dalles minces, il est indis-pensable d'installer une tuyauterie par en dessous.Lorsque l'espace situé en dessous du plancher chauffantest également chauffé, prévoir une isolation d'une résis-

tance thermique minimale R-11. Lorsque l'espace sousplancher n'est que partiellement chauffé, installer uneisolation d'une résistance minimale R-19. Lorsquel'espace sous plancher tient lieu de vide technique nonchauffé, installer une isolation par en dessous d'une résis-tance minimale R-30. Bien que les valeurs de résistancethermique de l'isolation suggérées offrent une bonnemarge de sécurité, il est bon que l'installateur vérifie sices valeurs satisfont aux exigences des codes locauxrelatifs aux économies d'énergie.

vers le manifold

du dévidoir

Figure 4-8

TIRAGE DES TUYAUTERIES LORS DE L'INSTALLATION D'UN SYSTÈME DE CHAUFFAGE

DANS LES ESPACES ENTRE SOLIVESPréparation:Faire un croquis de la surface du plancher et des solives entre lesquelles on doit tirer la tuyauterie et l'installer.Repérer l'emplacement du manifold et établir le parcours de chaque boucle de tuyauterie vers ce manifold.

Mesurer la longueur d'une solive et multiplier cette longueur par deux. On définit ainsi la longueur de tuyauterie àinstaller dans chacun des espaces entre solives de plancher, lorsque ces solives sont installées à un entraxe de 250à 450 mm (10 à 18"). Lorsque les solives ont un entraxe de 250 à 450 mm (10 à 18"), on peut installer deuxlongueurs de tuyauterie dans chaque espace entre solives. Lorsque l'entraxe est supérieur à 450 mm (18"), on peutinstaller trois longueurs de tuyauterie dans l'espace entre solives.

Calculer le nombre d'espaces entre solives correspondant à la longueur du rouleau de tuyauterie que vous utilisez.Par exemple, si l'entraxe des solives est de 450 mm (18") et que leur longueur est de 6,1 m (20'), multiplier 6,1 m(20') x 2 pour obtenir une longueur de tuyauterie de 12,1 m (40') par espace. En considérant un rouleau de 91 m(300') de longueur, nous avons assez de tuyauterie pour sept espaces entre solives. Mais il ne faut pas oublier lalongueur de tuyauterie aller et retour au manifold. Ainsi, dans cet exemple, et selon l'emplacement du manifold, lalongueur de tuyauterie peut être juste suffisante pour six espaces.

Percer des trous dans les solives pour le tirage des tuyauteries. Prévoir des trous de 40 mm (1 1/2") de diamètre,pour deux tuyauteries de 12 mm (1/2"), et des trous de 50 mm (2") de diamètre pour quatre tuyauteries de 12 mm(1/2"). Toujours percer les trous d'équerre et les aligner les uns par rapport aux autres. Percer les trous au centred'une solive et à une distance minimale de 300 mm (12") de l'extrémité du point de supportage de la solive.

Ce croquis montre l'installation terminée vuede dessous. Les figures qui suivent illustrenten détail les étapes du processus d'instal-lation.

49


étape 1

étape 2

étape 3

étape 4surface de plancher

du dévidoir

solive

surface de plancher

du dévidoir

solive

solive

surface de plancher

du dévidoir

solive

surface de plancher

du dévidoir

dernier espaceentre solives

premier espaceentre solives







Dérouler la tuyauterie à l'aide du dévidoir etla faire passer dans les trous pour former uneboucle dans chaque espace entre solives.Ces boucles n'ont pas besoin d'être trèslongues, mais suffisantes pour que vouspuissiez manipuler la tuyauterie entre lessolives. Laisser l'extrémité de la tuyauteriependre dans le dernier espace.

Faire passer le mou de la tuyauterie du premierespace dans le second, puis dans le troisième,dans le quatrième, etc., jusqu'à ce que lalongueur de tuyauterie dans le dernier espacesoit suffisante pour aller jusqu'au manifold etformer une boucle de tuyauterie complète dansl'espace entre solives lui-même.

Continuer à déplacer le moude la tuyauterie!

Revenir au premier espace entresolives. Dérouler suffisamment detuyauterie pour former une grandeboucle.


50


du dévidoir



vers le manifold


du dévidoir




du dévidoir




du dévidoir



Prendre la tuyauterie du dernier espace entresolives et la ramener au manifold par lesmêmes trous de solives que les boucles. Si lemou de la tuyauterie dans le dernier espacen'est pas suffisant pour ramener cette tuyau-terie au manifold, dérouler un peu plus detuyauterie dans les espaces, jusqu'à ce quela longueur soit suffisante. Fixer la tuyauterieau manifold.

Idéalement, on doit laisser pendre dans ledernier espace une longueur de tuyauteriesuffisante pour former la première sectionfinie du plancher. Remonter la tuyauteriedans l'espace entre solives et commencer àla fixer au sous-plancher. Toujourscommencer à fixer la tuyauterie par le côtéde la boucle qui revient vers le manifold. Eneffet, s'il manque de la tuyauterie pourterminer la boucle, on peut la tirer à partirde l'espace adjacent.

Il n'y a plus de mou dans la tuyau-terie située dans le dernier espaceentre solives et cette tuyauterie estmaintenant fixée au sous-plancher.Revenir au premier espace et déroulersuffisamment de tuyauterie pour avoirune bonne longueur de mou.Transférer cette longueur de moudans les espaces adjacents, jusqu'ausecond espace. Soulever alors cettelongueur de tuyauterie pendante et lafixer dans cet espace entre solives,comme auparavant. Continuer jusqu'àce que la tuyauterie soit fixée danstous les espaces.

Cette procédure suppose beaucoup de tirage de tuyauterie, mais elle évite tout pincement et réduit lescontraintes. Avec cette méthode d'installation, il suffit de deux personnes pour un travail très efficace - l'unedes personnes déroule la tuyauterie tandis que l'autre la fixe dans les espaces entre solives.

L'installation est presqueterminée! Une fois l'installationterminée dans tous les espacesentre solives, mesurer la distanceentre le premier espace et lemanifold. Dérouler puis couper labonne longueur de tuyauterie, ens'assurant qu'elle est suffisantepour un raccordement aumanifold.

51


vers le manifold

du dévidoir

Lorsque l'entraxe des solives est supérieur à 450 mm (18"), on doit installer trois longueurs de tuyauterie danschaque espace entre solives. Le principe de manutention de la tuyauterie et la technique d'installation sontsemblables à ceux décrits dans les étapes 1 à 8. Créer un mou dans la tuyauterie puis transférer ce mou auxespaces adjacents, comme auparavant. Noter cependant que, sur le croquis, la tuyauterie entre dans unespace par une extrémité d'une solive et en ressort à l'extrémité opposée, du fait qu'on a trois longueurs detuyauterie par espace.


52

4-7 Systèmes de tuyauteries suspenduesDu fait que les tuyaux Kitec PER-AL-PER peuventsupporter des températures d'eau relativement élevées, ilest possible d'installer un système de tuyauteriessuspendues, comme illustré par la figure 4-9.

La tuyauterie est mise en place dans l'espace d'air entreles solives de plancher. Cette tuyauterie cède de lachaleur par rayonnement aux surfaces situées autour del'espace entre solives. La paroi extérieure de la tuyauteriecède également de la chaleur à l'air ambiant, créant unedouce circulation par convection dans l'espace entre lessolives. L'air réchauffé circule en dessous du sous-plancher, d'où un transfert de chaleur accru.

Les systèmes de tuyauteries suspendues présententcertains avantages qui leur sont propres. Il n'est pasnécessaire de prévoir de plaques de transfert thermique,d'où une réduction des coûts d'installation. Ces systèmessont conçus pour fonctionner à une température d'eauélevée et peuvent donc se raccorder directement à unechaudière, sans robinet mélangeur. Lorsqu'une tuyauterieest suspendue sous le sous-plancher, il n'y a pas de risquede perforation lors du clouage du revêtement de plancheren bois dur.

Les tuyaux Kitec PER-AL-PER représentent le choix parexcellence pour les systèmes de tuyauteries suspendues.La couche interne en aluminium de ces tuyaux leurconfèrent la résistance voulue pour éviter toutfléchissement entre les supports, lors d'un fonction-nement du système à une température d'eau élevée.

Comme c'est le cas pour n'importe quel système dechauffage dans le plancher, il est indispensable d'installerune isolation par en dessous.

Cette isolation doit être réfléchissante, ce qui veut direque l'on doit prévoir une surface métallique réfléchissanteet polie, orientée face à la tuyauterie. Prévoir un minimumde 50 mm (2") de coupure d'air entre la tuyauterie et cettecouche réfléchissante.

On peut utiliser à cet effet une isolation en nappe revêtued'un feuillard ou encore l'isolation à bulles mentionnéeauparavant. Cette isolation à bulles est différente de celleque l'on utilise avec le béton. En effet, la couche d'alu-minium est apparente sur au moins un côté et orientéeface à la tuyauterie. La couche d'isolation peutcomprendre une ou deux couches en plastique à bulles,selon le degré d'isolation exigé.

CHAUFFAGE ENTRE LES SOLIVESTUYAUTERIE EN DESSOUS DU PLANCHER

plancher fini

adhésif (mortier fin durci)

sous-plancher

surface réfléchissantesur l'isolation


solive de plancher

tuyauterie compositeagrafée au plancher

Figure 4-9

53


Lorsque l'espace situé en dessous du plancher chauffantest également chauffé, prévoir une isolation d'une résis-tance thermique minimale R-11. Lorsque l'espace sousplancher n'est que partiellement chauffé, installer uneisolation d'une résistance minimale R-19. Lorsquel'espace sous plancher tient lieu de vide technique nonchauffé, installer une isolation par en dessous d'une résis-tance minimale R-30. Bien que les valeurs de résistancethermique de l'isolation suggérée offrent une bonne margede sécurité, il est bon que l'installateur vérifie si cesvaleurs satisfont aux exigences des codes locaux relatifsaux économies d'énergie.

Pour le tirage de la tuyauterie, on utilise une méthodeidentique à celle décrite dans la section traitant duchauffage dans les espaces entre solives avec plaques detransfert thermique.

Dans ce cas, la fixation de la tuyauterie est cependantdifférente. On peut utiliser trois méthodes de fixation :agrafage en dessous du sous-plancher, supportage de latuyauterie par des pendards dans l'espace entre solives ouencore fixation de la tuyauterie au moyen de colliers àclouer sur la paroi de la solive.

La méthode par agrafage au plancher est très simple, maisla tuyauterie se trouve très près de la surface et il y a alors

risque de perforation par le dessus. Les deux autresméthodes ne présentent pas cet inconvénient, mais il faututiliser des composants supplémentaires : pendards detuyauterie ou colliers à clouer.

Dans une installation de forte puissance, l'agrafage directen dessous du sous-plancher peut se traduire parl'apparition de «lignes» de haute et de basse températuressur le plancher.

La méthode d'installation la plus rapide et la plus simpleconsiste à utiliser des colliers cloués. Chacune de cesméthodes possèdent donc ses avantages et inconvénients.

Il est possible d'agrafer les tuyauteries Kitec directementcontre le dessous du sous-plancher sans utiliser deplaques de transfert thermique. Comme nous l'avonsmentionné ci-dessus, cette solution n'est recommandéeque pour des demandes de chauffage faible, corre-spondant par exemple à une pièce très peu en contactavec l'extérieur. En l'absence de dalles ou de plaques detransfert thermique en aluminium, il y a limitation de ladiffusion latérale de la chaleur dans le plancher à partirdes tuyauteries. Cependant, lorsque la puissancethermique nominale de l'espace à chauffer ne dépassepas 47,32 w/h/m2 (15 BTU/h/pi2), cette méthode d'instal-

tuyau


CHAUFFAGE ENTRE LES SOLIVEStuyauterie agrafée sous plancher

solive deplancher

sous-plancher

couche réfléchissante coupure d'air min. 50 mm (2")

plancher fini

tuyauterie dans pendard


plancher fini

CHAUFFAGE ENTRE LES SOLIVEStuyauterie suspendue sous plancher

solive de plancher

sous-plancher

couche réféchissantemin. 2" air gap

pendard


54


isolation en dessous, agraféedans l'espace entre les solives

plancher fini


solive deplancher

sous-plancher

couche réfléchissante coupure d'airmin. de 50 mm (2")

pendard

feuillard isolant réfléchissant


isolation en dessous, agraféeau bas des solives

plancher fini


floorjoist

sous-plancher

couche réfléchissante

pendard

feuillard isolant réfléchissant

tuyauterie montée avec collier cloué


plancher fini

CHAUFFAGE ENTRE LES SOLIVEStuyauterie suspendue sous plancher et fixée aux solives par des colliers

solive deplancher

sous-plancher

couche réfléchissantecoupure d'air min. de 50 mm (2")

distance de 25 à 50 mm (1 à 2") du plancher

55


lation assure un apport de chaleur adéquat à unetempérature d'eau raisonnable.

Dans ce chapitre, nous avons montré comment laméthode de construction d'un plancher pouvait influencerun système de chauffage par rayonnement. Nous pouvonsaffirmer en résumé que la tuyauterie peut s'installer surn'importe quelle surface de plancher et qu'on dispose denombreuses variantes répondant aux exigences des diversprojets. Il est également clair qu'il existe d'importantesdifférences d'une méthode d'installation à l'autre, et que

certaines d'entre elles assurent un transfert de chaleurplus efficace.

L'illustration suivante (Figure 4-10) montre le processusde transfert de chaleur, pour une installation dans lesespaces entre solives, avec plaques de transfert thermiqueou par agrafage direct.

Ces images sont suffisamment explicites et montrent qu'ily a de très bonnes raisons d'envisager dans la mesure dupossible des plaques de transfert thermique.

TEMPÉRATURES DESURFACE DE PLANCHER

tuyauterie à 200 mm (8") d'entraxe

21 (70)22 (72)

23 (74)

24 (76)

26 (78)27 (80)

28 (82)

29 (84)30 (86)

31 (88)32 (90)

˚C (˚F)

21 (70)22 (72)

23 (74)

24 (76)

26 (78)27 (80)

28 (82)

29 (84)30 (86)

31 (88)32 (90)

˚C (˚F)

air à 21˚C (70˚F)

carreau de céramiquede 9 mm (3/8")

contre-plaquéde 20 mm (3/4")

avec plaquesde transfertthermique en aluminiumde 150 mm (6")

agrafagesans plaques

air à 21˚C (70˚F)

isol

atio

n en

fibr

e de

ver

re d

e 10

0 m

m (

4")

contre-plaquéde 20 mm (3/4")

isol

atio

n en

fibr

e de

ver

re d

e 10

0 m

m (

4")

carreau de céramiquede 9 mm (3/8")

temp. d'eau de 60˚C (140˚F) (avec plaques)

temp. d'eau de 60˚C (140˚F) (sans plaques)

temp. d'eau de 37˚C (100˚F) (avec plaques)

temp. d'eau de 37˚C (100˚F) (sans plaques)

Figure 4-10

Comparaison entre les températures de surface de plancher, avec et sans plaques de transfertthermique, pour une tuyauterie de 12 à 200 mm (! à 8”) d'entraxe, et des températures d'eaude 38°C et de 60°C (100° F et 140° F).

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