La diffusion du chauffage
en basse temperature
Le plancher chauffant,système polyvalent et évolutif, est
Le mur chauffant fonctionne de la meme maniere
il équipera l’étage de la maison
Notions élémentaires
Un élément chauffant dissipe une puissance proportionnelle
au produit de sa surface par l’écart de température
entre l’element et la pièce chauffée.
Donc, à puissance de chauffage constante,
si on veut diminuer la température de départ du chauffage
il suffit d’augmenter la surface du plancher ou des murs chauffants.
Les anciens radiateurs nécessitaient une eau à 90°,
les radiateurs modernes à 60° alors qu’un
plancher ou un mur chauffant utilise de l’eau entre 30 et 40°.
Les avantages de la basse température ?
On limite les pertes dans les tuyaux et dans la chaudière.
Plus la température d'émission est faible
plus le chauffage se fait par rayonnement et moins par convection,
ce qui évite aussi la sensation de chaud à la tête et froid aux pieds.
La plupart de nos chauffages fonctionnent encore par convexion.
Prés du convecteur, l’air est chauffé, monte dans la pièce, se refroidit
au contact des murs et redescend pour être à nouveau chauffé.
Ce désagréable mouvement d’air perpétuel
favorise le déplacement de poussières et d’acariens.
La sensation de confort est bien supérieure avec un plancher ou un mur chauffant,
car ce n'est pas l'air qui est chauffé mais directement les personnes et les objets.
L'augmentation de la température des murs réduit la température de l'air
tout en gardant le même confort thermique.
L’air est moins sec et plus sain
Donc plus économique et écologique
On peut baisser la température ambiante de 1 à 2°
sans perte de confort avec un plancher ou mur chauffant .
Une température intérieure de 1° de moins fait economiser 7% d’énergie.
Le mur chauffant à inertie qui stocke la chaleur (ou la fraîcheur l’été)
est idéal pour un chauffage solaire thermique.
En effet dans un systeme solaire
plus l’eau est tiède plus on peut en produire.
Une installation qui produit de l’eau à 50°
produit quasiment le double à 30°,
ainsi vous chaufferez avec la meme energie pendant 1 heure
avec un radiateur ou pendant 2 heures avec un mur/plancher chauffant.
Les matériaux utilisés sont naturels: terre argileuse, sable, chaux.
Ils contribuent à la régulation hygrométrique de la pièce
ainsi qu’à l’isolation thermique et phonique.
Perte de charge
Pour diminuer l'ensemble des pertes de charge
dans une reseau afin de diminuer les coûts
de fonctionnement dus aux pompes,il faut:
- diminuer la longueur de reseau
- diminuer le débit de circulation
- augmenter le diamètre des canalisations
- faire circuler des liquides le moins visqueux possible
- utiliser des matériaux de faible rugosité
La perte de charge est fonction du matériau de la canalisation.
| Valeurs usuelles indices de rugosité (K) en mm | ||
|
| Nature de la surface intérieure | Indice rugosité k |
| 1 | cuivre, plomb, laiton, inox | 0,001 à 0,002 |
| 2 | Tube PVC | 0,0015 |
| 3 | Acier inox | 0,015 |
| 4 | tube acier du commerce | 0,045 à 0,09 |
| 5 | Acier étiré | 0,015 |
| 6 | Acier soudé | 0,045 |
| 7 | acier galvanisé | 0,15 |
| 8 | Acier rouillé | 0,1 à 1 |
| 9 | fonte neuve | 0,25 à 0,8 |
| 10 | fonte usagée | 0,8 à 1,5 |
| 11 | fonte incrustée | 1,5 à 2,5 |
| 12 | tôle ou fonte asphaltée | 0,01 à 0,015 |
| 13 | ciment bien lissé | 0,3 |
| 14 | Béton ordinaire | 1 |
| 15 | béton grossier | 5 |
| 16 | bois bien raboté | 5 |
| 17 | bois ordinaire | 1 |
Le pas entre les tuyaux, le diametre et les autre particularités ?
- 15 cm de pas permettent de realiser les courbes à la main. L’utilisation d’un per « multicouches » de 13x16 reduit les pertes de charge et evite la formation de boues de chauffage et les pincements lors de la pose
- Il est possible de faire un pas de 10 cm a la cintreuse
A surface de mur égale
:
- L’énergie dégagée par le mur dans la pièce est proportionnelle à l’écart de température entre la surface du mur et la pièce.
- La température de surface dépend de la température au cœur du mur et de la (les) résistance(s) thermique(s) du(des) matériau(x) constituant le mur
- La température au cœur du mur dépend de la moyenne des températures d’entrée et de sortie et du débit
- Quelles que soient les conditions (diamètre, pas, épaisseur du matériau,….), à l’équilibre, l’énergie fournie à la pièce sera égale à la différence de température entrée-sortie multipliée par le débit
- Donc, pour fournir la même énergie à surface chauffante constante
-
- En augmentant le débit, la température moyenne de l’eau devant rester constante : l’écart de température entrée - sortie diminue
- En diminuant le debit c’est l’inverse qui se produit :
- La température d’entrée augmente
- L’écart de température entrée-sortie (ou le débit) nécessaire diminue lorsque le pas des tuyaux diminue car l’eau échange mieux avec le mur et donc la température du cœur augmente.
-
- En diminuant l’épaisseur de l’enduit sur le tuyau, l’écart de température et la température moyenne (ou le débit) nécessaire diminue également (ainsi que l’inertie du mur) car le cœur du mur est plus proche de la surface
-
Les échanges tuyau – enduit sont meilleurs lorsque le diamètre du tuyau
augmente (le gain est faible), la surface du cœur du mur augmentant
- La vitesse du liquide dans le tuyau doit être:
·Suffisamment grande pour que l’eau échange bien la chaleur avec le tuyau
·Suffisamment faible pour éviter les pertes de charge
Un pas faible est dans tous les cas le garant
d’une température d’entrée plus basse et d’une plus grande homogénéité.
l’inertie
Une forte inertie à une contrepartie en intersaison (trop froid au début de la saison de chauffe et trop chaud au printemps).
Il y a donc lieu de trouver un compromis entre le besoin de stockage
de calories en été et hiver et cet inconfort a gerer au printemps automne, suivant le climat de chacun...
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Mise en pratique
Pour obtenir une température homogène et des échanges efficaces, équiper le mur d’un serpentin ‘horizontal’, l’eau chaude entre en bas du mur et sort moins chaude en haut du mur.
Au delà de 2m on chauffe le plafond, on ne monte donc pas plus haut
v Dans un système à plusieurs murs on alimente tous les murs par l’intermédiaire de clarinettes. Le mur le plus grand (avec la plus grande perte de charge)
va fixer la température d’entrée et de sortie.
En général le tuyau de départ et de retour sortent du même côté :
il faut donc un nombre de spires pair.
S’il y a des obstacles à éviter, essayer de répartir les tuyaux chauds
et les tuyaux froids de part et d’autre de l’obstacle.
La clarinette de retour est le point le plus haut. Elle est équipée d’une purge
Point de rosé en raffraichissement
Pas de problème pour les murs qui sont respirants, attention a soigner la pose de l isolant (manchon) entre les collecteurs de depart et d'arrivee et les murs chauffants, preferez un manchon non fendu, coller les manchons entre eux pour eviter toute condensation, surtout en cas de passage dans les combles. Privilegiez les collecteurs en materiaux de synthese !
Puissance et dimensionnement des murs chauffant
2/3 à ½ de la surface du sol, suivant l utilisation chauffage/raffraichissement
Pour éviter la sensation d’inconfort, la température du mur ne doit pas excéder 37° (température du corps), idéalement proche de 28°
Mon projet, mes Calculs
Un compromis doit etre trouvé entre le dimensionnement ideal
pour le chauffage et le raffraichissement,
aux résultats et donc des besoins differents:
à l'étage les besoins de raffraichissement sont evidemment supérieurs aux besoins de chauffage
La capacité du reseau et le vase d'expansion
Dans mon exemple,
la capacité des reseau de l’étage est de 273l,
la capacité des reseau du rdc est de 288l
Soit un total de 561 l d’eau dans les reseaux de chauffage
Il est recommandé que le réservoir contienne en plus 1% du volume entier
de l'eau avec un minimum de 2 ou 3 litres
quel que soit le cas du type de système hydraulique.
Soit pour mon systeme ne dépassant pas les 37 °un vase minimum de 15 l.
avec la formule de calcul de dimensionnement d'un vase ( 5.61 * 392 *0.7%)
Dimensionnement optimal des reseaux
pour le chauffage
Données connues :
- Un mur chauffant permet la transmission de 100 a 150 w par m2 de mur
- Pour chauffer les pièces à vivre, la surface chauffante des murs est comprise entre 50 et 100% de la surface de sol des plancher, suivant les besoins
- Pour les chambres, on peut reduire la puissance.
- On retiendra pour la puissance la valeur de 100w/M2
Données calculées - Déperditions
Besoins : 4 kw pour 20° intérieur par -6° dehors
| 20 ° dedans, avec température extérieure | -5°C | -15°C |
| |||||||
|
| surface pièces m2 | surface murs chauffants m2 | énergie murs W | besoin chauffage 4000 W | couverture par les murs | besoin chauffage W | couverture par les murs | |||
| Salon Mur d’angle L 60m Cloison centre L 60 m |
20
|
6 6 | 600 600 |
|
|
|
| |||
| Séjour L 37 m | 15 | 3 | 300 |
|
|
|
| |||
| Cuisine Angle L 40m Cote cellier L 20 m Bureau L 67 m
| 15
10
| 5 2 11
| 500 200 1100
|
|
|
|
| |||
| Cellier L ENV 60 m Chambre1 L 100m Chambre2 L 101m Divers 455 ML x 0.6l/m Soit 273 l d’eau a chauffer
Total à chauffer | 9 11 11 23
105 | 3 9 9
54 | .
300 900 900
6400w | 4000w | >160% | 5000 | >120% | |||
Dimensionnement optimal des reseaux
pour le rafraichissement
- Les murs rafraîchissant ont une capacité d’absorption de 9 W/m2./°C,
contre 7 W/m2./°C pour un plancher raffraichissant,
la limite admise d’abaissement de la temperature de la piece est d' environ 3 °
- 4,5kw de puissance nécéssaire pour une hypothese de confort de 22° dedans, avec 30° dehors , chaque m2 de mur rafraichissant atteindra alors une capacité d’absorption de 72 w
-- 7kw de puissance nécéssaire pour une hypothese de confort 24° dedans, avec 35° dehors , chaque m2 de mur rafraichissant atteindra alors une capacité d’absorption de 108 w
|
| température extérieure 30°C 22 ° dedans, | température extérieure 35°C, 24° dedans |
| |||||||
|
| surface pièces m2 | surface murs chauffants m2 | énergie murs W | besoin W | couverture par les murs | besoin W | energie murs W | |||
| Salon 2 reseaux Mur d’angle Cloison centre |
20
|
6 6 | 432 432 |
|
|
| 648 648 | |||
| séjour | 15 | 3 | 216 |
|
|
| 324 | |||
| Cuisine 2 reseaux
Bureau 1 reseau
| 15
10
| 5 2 10
| 360 144 720
|
|
|
| 540 216 1070
| |||
|
Celier 1 reseau
Chambre1 1 reseau
Chambre2 1 reseau
Divers
Total à rafraichir
| 10
11
11
23
115 | 3
9
9
54 |
216
648
648
3816 | 4500 |
>84%
|
7000 | 324
972
972
>81% 5714 | |||
On constate avec ce tableau qu'avec une elevation a 35° dehors et une hypothese de difference de temperature interieur - exterieur de 11°, le rendement diminue tres peu, couvrant encore 81% du besoin de rafraichissement comparativement aux 84% estimés avec 8° de difference de temperature interieur-extérieur.
Donc un des reseaux servira uniquement au rafraichissement
et compensera le surdimensionnement du reseau en mode chauffage.
Il sera muni d'une vanne à telecommande pour l'ouvrir en cas de besoin l'été
et ne sera pas utilisé pour chauffer la maison
(prevu au cellier, piece tampon avec stockage de nourriture,
congelateur et machine à laver)
L'enduit
Il faut réaliser un enduit qui fissure et qui isole le moins possible
Tout type d'enduit peut convenir (plâtre, chaux, ciment...)
Le plâtre réduit considéralement la fissuration mais
racourci le temps de mise en oeuvre.
Avec un enduit terre, il ne faut pas dépasser 5% de fibre végétales
dans la composition de l'enduit.
Ses avantages
- Faible coût écologique et économique
- Une forte capacité de stockage de l'énergie.
- Trés bonne régulation naturelle de la température.
etapes d’un enduit en terre sur mur chauffan
- Ajouter du sable si trop d’argile
- Ajouter de la fibre pour structurer la terre
Faire préalablement un test d’environ 50 cm2
En 3 couches:
- La premiére à raz des tuyaux.
- La deuxième au moins 2 cm au dessus des tuyaux avec application d’une toile de jute pour éviter les fissurations.
- La derniére couche épaisse de 0,5 cm à 0.7 cm pour la finition.
Il semble indispensable de poser les tuyaux de façon
à ce qu’ils soient facilement localisables après coup.
à éviter
- Tuyaux non parallèles au sol
- Espaces entre les tuyaux (le pas) irrégulier
- Absence de photos et/ou de plans faits pendant l’installatio
Bilan
Les avantages des murs chauffants
- Confort thermique, pas de murs froids, économies d’énergie
- régulation de l’hygrométrie ambiante
- absence de radiateur
-prix
Les inconvénients
- chantier terre et temps de séchage important pour un enduit de forte épaisseur
- risques de percer le reseau devenu invisible (repérages indispensables)
- les grands meubles placés devant les murs font écran.
Details des couts du chantier
murs chauffant a l'étage en 2011
54 m2 de reseaux soit
3 couronnes de 200m de per avec bao 0.61€/ml 366€ ht
54M2 de grillage 0.8€/m2 43€ ht
Vis 3000u 15€ Rondelles 10€ ht
Toile de jute rouleau 100m 60€ ht
Chaux (en cours) 70 €ht environ
sable (en cours) 50 €ht environ
Collecteur 8 voies en cours 400 a 500€ en ceramique
total estimé
à un peu plus de 1000€ ht
voir le chantier en images
lien: http://maisonpaille.over-blog.net/article-murs-chauffants-76137660.html
Définir
Faire l’inventaire des besoins en fonction des appareils connus et des acquisitions prévisibles. Tenir compte des différentes possibilités d’aménagement des pièces. Le nombre de prises peut sembler énorme et pourtant il se révélera immanquablement insuffisant dans certains cas particuliers. Le dimensionnement des prises dépend de la puissance qui leur sera demandé.
