RAUTHERMEX DISTRIBUTION MAITRISÉE DE L ÉNERGIE INFORMATIONS TECHNIQUES. Bâtiment Automobile Industrie

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1 RAUTHERMEX DISTRIBUTION MAITRISÉE DE L ÉNERGIE INFORMATIONS TECHNIQUES Mars 2012 Sous réserve de modifications techniques Bâtiment Automobile Industrie

2 RAUTHERMEX SOMMAIRE Faites attention à ce symbole! Il signale des instructions importantes garantissant une manipulation sûre et correcte de ce produit Introduction P Avantages du système P Domaine d application P Domaines d utilisation P Principaux composants P Tubes RAUTHERMEX P Techniques de raccordement REHAU P Propriétés du produit P Tubes RAUTHERMEX P Techniques de raccordement P Systèmes de kits d isolation RAUTHERMEX P Mousse isolante pour kits d isolation RAUTHERMEX P Dimensions des tubes RAUTHERMEX P Planification P Généralités P Consignes de dimensionnement P Dimensionnement P Perte de charge P Pertes de chaleur P Types de pose P Tranchée P. 21 Explications terminologiques : Les abréviations courantes sont utilisées dans les présentes informations techniques RAUTHERMEX pour les termes suivants : PE-Xa = polyéthylène réticulé à haute pression PE-LLD = polyéthylène basse densité PE-HD = polyéthylène haute densité EVOH = copolymère éthylène alcool vinylique PU = polyuréthane Mise en œuvre P Transport et stockage P Pose P Raccordement des tubes avec des raccords à sertir P Raccordement des tubes avec les raccords FUSAPEX P Conduites de raccordement aux bâtiments P Dilatation P Techniques de pose P Mise en service / Normes et directives P. 43 2

3 1 RAUTHERMEX INTRODUCTION Le chauffage de proximité et les réseaux secondaires de chauffage urbain sont en plein essor. Ils répondent en effet, aux nouvelles exigences économiques et écologiques. La gamme de produits REHAU répond aux prérogatives de ce marché grandissant : performance et adaptabilité. Innovation, fonctionnalités optimales et réduction des pertes d énergie constituent la base du système de canalisations pré-isolées RAUTHERMEX de REHAU. 1.1 Avantages du système - Système de canalisation pré-isolées et flexibles garantissant une distribution maîtrisée de l énergie - Grande sécurité d exploitation, car le système RAUTHERMEX est conçu dans des matériaux résistants à la corrosion - Dilatation thermique faible - Compensateurs et manchons de dilatation non nécessaires - Étanchéité optimale - Une gamme adaptée à toutes applications Villa Pompei, Amnéville, France 1.2 Domaine d application Ces informations techniques s appliquent à la planification, à la pose et à l utilisation du système de transport de la chaleur à distance RAUTHERMEX, des bagues à sertir REHAU, des raccords électro-soudables FUSAPEX et des systèmes de manchons isolants REHAU de première et deuxième génération. 1.3 Domaines d utilisation RAUTHERMEX est un système de tubes préisolés pour les installations dans le sol. - Chauffage à distance et de proximité - Distribution en eau chaude et en eau potable - Alimentation de piscines - Réseaux de froid - Industrie et agriculture - Raccordement de chauffages pour espaces libres - Répartition de la géothermie Chaufferie à bois déchiq en Allemagne Installation de production de biogaz à Loorenhof, en Suisse 3

4 2 RAUTHERMEX PRINCIPAUX COMPOSANTS Fig. 1 : Tubes RAUTHERMEX 2.1 Tubes RAUTHERMEX (Fig. 1) Les tubes de chauffage à distance RAUTHERMEX se composent d éléments coextrudés, étanches et résistants aux contraintes longitudinales. Pour les variantes UNO et DUO, avec respectivement un et deux tubes caloporteurs en polyéthylène réticulé à haute pression (PE-Xa) selon la norme DIN 16892/93, SDR 11 avec une barrière anti-oxygène en EVOH selon la norme DIN 4726 ou SDR 7,4. L isolant thermique est en polyuréthane (PU) et l enveloppe extérieure en polyéthylène basse densité (PE-LLD). Avantages : - Étanchéité optimale - Pose rapide - Bonne souplesse - Isolation thermique optimale 2.2 Techniques de raccordement REHAU Fig. 2 : Raccord à sertir REHAU Raccords à sertir REHAU (Fig. 2) La technique de raccordement avec des bagues à sertir est un procédé breveté développé par REHAU pour effectuer de manière rapide, sûre et étanche le raccordement des tubes en PE-Xa. Elle utilise simplement un raccord et une bague à sertir. Inutile d utiliser des éléments d étanchéité supplémentaires puisque le tube agit lui-même en tant que joint d étanchéité. Quatre nervures d étanchéité garantissent la sécurité absolue du raccord qui résiste également aux conditions de chantiers difficiles. Des crans de sûreté spéciaux disposés à l intérieur des bagues à sertir empêchent les tubes de se démonter lors de l utilisation. Avantages : - Raccord sûr, durablement étanche - Pratiquement pas de réduction de section étant donné que les tubes de service sont évasés au niveau du raccord. La perte de charge est donc négligeable et il n y a pas de cavitation - Pose rapide - Possibilité de mise sous pression immédiate - Montable quelles que soient les intempéries Fig. 3 : Raccord FUSAPEX Raccords électro-soudables FUSAPEX (Fig. 3) Les raccords FUSAPEX résistant à une température maximale de 95 C peuvent être utilisés à la place des raccords à sertir pour les diamètres de 50 mm à 160 mm. Avantages : - Résistant à des températures allant de 40 C à +95 C - Résistant à la corrosion - Économique - Système intégralement en matière plastique - Bonne résistance aux produits chimiques 4

5 2.2.3 Kits d isolation droit et en T REHAU, 1 ère génération (fig. 4) Les points de raccordement enterrés, comme les raccords ou les pièces en T, doivent être isolés et étanchéifiés avec la même qualité d isolation que les tubes RAUTHERMEX. Le système de manchons isolants (première génération) conçu spécialement pour cette application se compose d un élément en plastique étayé pour s adapter aux diamètres de l enveloppe extérieure. Pour l étanchéité, deux gaines thermorétractables sont utilisées pour les manchons de raccordement et trois pour les manchons en T. Pour l isolation, une mousse PU à deux composants de qualité supérieure (mousse pour manchons RAUTHERMEX) est livrée. Avantages : - Montage rapide et simple - Étanchéité fiable - Très bonnes propriétés d isolation thermique - Manchons universels : seulement 4 produits pour les embranchements et les raccordements de toutes dimensions Fig. 4 : Kit d isolation en T REHAU, 1 ère génération Kits d isolation droit, en L et en T, 2 ème génération (Fig. 5) Le manchon droit, le T et le coude RAUTHERMEX de 2 ème génération sont constitués de deux demi-coquilles positionnées de part et d autre du point d embranchement. Le serrage s effectue très simplement grâce à des agrafes de serrage (principe du levier à bascule). Un système innovant de joints assure l étanchéité entre le manchon et le tube. Des rainures de guidage garantissent un positionnement optimal du manchon tandis que des bouchons d étanchéité assurent une pose rapide et simple. La colle quant à elle, vient assurer une étanchéité totale entre les deux demi-coquilles. L isolation est assurée ici également par de la mousse PUR. Fig. 5 : Kit d isolation en T RAUTHERMEX, 2 ème génération Avantages : - Isolation efficace et sûre - Mise en œuvre ne nécessitant aucun outil - Positionnement simplifié grâce aux rainures de guidage - Adaptation rapide aux dimensions des tubes grâce à un système complet de joints d étanchéité. - La nervuration importante garantit une excellente résistance même à de fortes contraintes 5

6 3 RAUTHERMEX PROPRIÉTÉS DU PRODUIT Tubes RAUTHERMEX Les tubes RAUTHERMEX sont constitués de : 1 Tubes caloporteurs 2 Isolation du tube 3 Gaine de protection Ces composants sont décrits en détails ci-dessous. Fig. 6 : Tube RAUTHERMEX, composants principaux Tubes caloporteurs Les tubes caloporteurs se composent de polyéthylène réticulé à haute pression PE-Xa (fabriqués selon DIN et DIN 16893). Les tubes PE-Xa sont disponibles en deux gammes de pression admissible avec des épaisseurs de parois différentes (SDR 11 et SDR 7,4). Les tubes caloporteurs sont réticulés en ajoutant du peroxyde à haute pression et à température élevée. Lors de ce processus, les liaisons entre les chaînes de molécules sont créées de manière à former un réseau. Fig. 7 : Tubes caloporteurs SDR 11 Tubes caloporteurs RAUTHERMEX SDR 11 Les tubes caloporteurs RAUTHERMEX SDR 11 sont principalement utilisés dans les circuits de chauffage et de refroidissement. Pour cette raison, ils sont munis d une barrière anti-oxygène supplémentaire en EVOH selon la norme DIN La couleur de ces tubes est orange. Tubes caloporteurs RAUTHERMEX SDR 7,4 Les tubes RAUTHERMEX SDR 7,4 sont utilisés dans de nombreux pays comme tubes sanitaires (voir page 7). Ils sont de couleur naturelle (blanc laiteux). Fig. 8 : Tubes caloporteurs SDR 7,4 6

7 Avantages du tube caloporteur PE-Xa - Excellente résistance chimique - Très faible rugosité (e = 0,007 mm à 60 C) - Aucune incrustation - Perte de charge réduite sur toute la durée de vie - Tubes SDR-11 avec barrière anti-oxygène en EVOH de couleur orange - Bonne résistance au vieillissement - Résistance au fluage - Effet mémoire - Résistance à la température - Atténuation accoustique - Résistance à la pression - Neutre d un point de vue physiologique et toxicologique - Résistance aux chocs élevée Propriétés du tube caloporteur PE-Xa Densité 0,94 g/cm 3 Coefficent de dilatation pour les températures comprises entre 0 C et 70 C Conductivité thermique 1, K -1 0,38 W/mK Module d élasticité 600 N/mm 2 Résistance superficielle Classe de matériaux (DIN 4102) Rugosité de surface Tableau 1 : Propriétés du tube caloporteur PE-Xa Ω B2 (normalement inflammable) 0,007 mm Résistance chimique Grâce au tube caloporteur en PE-Xa, le système RAUTHERMEX présente une excellente résistance aux produits chimiques. Les facteurs de sécurité et les résistances thermiques dépendent des fluides. En général, les résistances mentionnées dans la norme DIN 8075, supplément 1, s appliquent également pour le PE-Xa. La réticulation confère au PE-Xa une résistance souvent supérieure à celle du PE non réticulé. Limites de pression et de température Les limites de température et de pression suivantes s appliquent aux tubes RAUTHERMEX selon la norme DIN 16892/93 à des températures de service continu. (Application : eau ; facteur de sécurité : 1,25). RAUTHERMEX, SDR C 11,9 bar 50 ans 50 C 10,6 bar 50 ans 60 C 9,5 bar 50 ans 70 C 8,5 bar 50 ans 80 C 7,6 bar 25 ans 90 C 6,9 bar 15 ans 95 C 6,6 bar 10 ans Tableau 2 : Limites de pression et de température SDR 11 RAUTHERMEX, SDR 7,4 40 C 18,9 bar 50 ans 50 C 16,8 bar 50 ans 60 C 15,0 bar 50 ans 70 C 13,4 bar 50 ans 80 C 12,1 bar 25 ans 90 C 11,0 bar 15 ans 95 C 10,6 bar 5 ans Tableau 3 : Limites de pression et de température SDR 7,4 Dans des conditions de pression et de température variables, la durée de fonctionnement prévue peut être déterminée selon la norme DIN (règle de Miner). Les tubes caloporteurs sont conçus pour des températures de fonctionnement maximales continues de 95 C mais tolèrent brièvement des températures supérieures jusqu à 110 C. Homologations pour tubes caloporteurs Homologations SDR 11 (110x10 max.) : - France : Atec 14/ Homologations SDR 7,4 : - Allemagne : DW-8301AG Autriche : ÖVGW (n 1.094) 7

8 3.1.2 Isolation des tubes L isolant des tubes RAUTHERMEX SDR 11 et SDR 7,4 est constitué d une mousse PU expansée au CO 2 ou au pentane. La mousse PU est fabriquée sans CFC ni HCFC. Avantages - Structure alvéolaire fine (alvéoles fermées jusqu à 95 %) - Indice de transmission de vapeur élevé d où aucune humidification en cours d utilisation Propriétés de la mousse isolante en PU Fig. 9 : Tube isolé Conductivité thermique 0,032 W/mK selon EN 253 GWP (potentiel de réchauffement global) 1 ODP (potentiel de destruction de l ozone) 0 Densité 57 kg/m 3 Tension de compression 0,3 MPa Absorption d eau 5 % selon EN 253 Résistance à la température à long terme 120 C Résistance au cisaillement axial (EN 253) 200 kpa Tableau 4 : Propriétés de la mousse isolante en PU (expansée au CO 2 ) Conductivité thermique 0,0255 W/mK selon EN 253 GWP (potentiel de réchauffement global) 0,5 ODP (potentiel de destruction de l ozone) 0 Densité 65 kg/m 3 Tension de compression 0,2 MPa Absorption d eau 5 % selon EN 253 Résistance à la température à long terme 130 C Résistance au cisaillement axial (EN 253) 90 kpa Tableau 4A : Propriétés de la mousse isolante en PU (expansée au pentane) Gaine de protection RAUTHERMEX Les tubes RAUTHERMEX sont munis d une gaine de protection légèrement annelée, principalement pour les diamètres de 162 et 182 mm. Elle offre des propriétés statiques accrues, augmente la flexibilité et autorise ainsi de faibles rayons de courbure. Pour améliorer la souplesse, les gaines de protection des tubes RAUTHERMEX SDR 11 et SDR 7,4 sont réalisées en PE-LLD. Avantages : - Excellente liaison avec la mousse PU - Gaine directement extrudée sur l isolant en mousse PU - Idéal pour le collage avec des gaines thermorétractables assurant l étanchéité des kits de raccordement de première génération Fig. 10 : Gaine de protection Propriétés de la gaine de protection Polyéthylène à basse densité (PE-LLD) : Conductivité thermique 0,33 W/mK Domaine de fusion des cristallites 122 C Densité 0,92 g/cm 3 Module d élasticité 325 N/mm 2 Classe de matériaux (DIN 4102) B2 (normalement inflammable) Tableau 5 : Propriété de la gaine de protection 3.2 Techniques de raccordement Lorsque les raccords sont enterrés, l exploitant de l installation doit pouvoir se fier à la technique de raccordement. L étanchéité durable des raccords ne peut être garantie que si ceux-ci sont exécutés à l aide de la technique de sertissage REHAU ou FUSAPEX. Le sertissage doit être effectué à l aide des outils RAUTOOL. Pour FUSAPEX, l outillage FUSAPEX de REHAU peut être utilisé. Fig. 11 : Raccord à sertir 8

9 3.2.1 Raccords à sertir Les raccords à sertir sont réalisés en laiton spécial résistant à la dézincification selon la norme DIN EN 1254/3 (E) classe A, en bronze rouge ou en acier ST Les bagues à sertir sont réalisées en laiton standard relâché thermiquement CuZn39Pb3 / F43, conforme à la norme DIN ou en bronze rouge. Outilages RAUTOOL Différents outillages sont disponibles pour le sertissage REHAU : RAUTOOL H2 Outillage mécanique/hydraulique à mors double pour 2 dimensions. L entraînement s effectue à l aide d une pompe à pied/manuelle. Plage d utilisation dimensions (Fig. 12) Fig. 12 : RAUTOOL H2 RAUTOOL A3 Outillage électro-hydraulique avec entraînement par accus et mors double pour 2 dimensions. L entraînement s effectue à l aide d un groupe hydraulique fonctionnant sur accus et qui se trouve directement sur le cylindre de compression de l outil. Plage d utilisation dimensions (Fig. 13) Fig. 13 : RAUTOOL A3 RAUTOOL G1 Outil pour les dimensions ; il est disponible en option dans la dimension 40 mm. On utilise le cylindre de compression pour l évasement et le sertissage. La commande s effectue à l aide d un groupe électro-hydraulique. En cas de besoin, vous pouvez également équiper l outil d une pompe à pied. (Fig. 14) Fig. 14 : RAUTOOL G FUSAPEX Les raccords électro-soudables FUSAPEX sont une alternative aux raccords à sertir REHAU. Ils sont fabriqués en polyéthylène réticulé et résistent à des températures de -40 C à +95 C. L outillage FUSAPEX est nécessaire pour installer ces raccords. (Fig. 15) Fig. 15 : Outillage FUSAPEX 9

10 3.3 Systèmes de kits d isolation RAUTHERMEX Il existe deux types de kits ; la première génération permet d isoler des manchons droits, des tés et des coudes (grâce au manchon en T) à l aide de gaines thermorétractables, la seconde permet d isoler des manchons droits, des tés et des coudes à l aide de demi-coquilles et de clips de serrages. Ces kits sont spécialement conçus pour pouvoir être enfouis. Ils assurent donc une étanchéité à l eau et une isolation optimale du raccord Kits d isolation RAUTHERMEX de 1 ère génération Le manchon en T RAUTHERMEX est utilisé pour l isolation des piquages. Le profil de la coquille PE-HD étagée s adapte à tous les diamètres de tubes, si bien que 2 modèles de manchons en T suffisent à couvrir les besoins de la gamme. Il suffit de couper les extrémités du manchon au diamètre choisi. Le manchon d isolation simple sert à isoler les raccordements entre deux tubes. Le kit d isolation en T comprend : - 1 coquille en T - 3 gaines thermorétractables - 1 ou 2 ruban(s) adhésif(s) pour le manchon en T (suivant le modèle) - 1 guide de montage Fig. 16 : Kit d isolation Fig. 17 : Kit d isolation en T RAUTHERMEX Le kit d isolation droit comprend : - 1 coquille droite - 2 gaines thermo-rétractables - 1 guide de montage Gaine rétractable pour les kits de 1 ère génération La gaine rétractable est recouverte à l intérieur d une couche fusible assurant l étanchéité entre la coquille et le tube RAUTHERMEX. Propriétés du matériau de la gaine rétractable Densité 1,1 g/cm 3 Résistance à la traction Propriétés du système de coquilles de 1 ère génération Polyéthylène haute densité (PE-HD) : Masse volumique 0,93 g/cm 3 Conductibilité thermique 14 MPa Dilatation maximale 300% Absorption d eau < 0,1 % Température de ramollissement de l adhésif 80 à 90 C Tableau 6 : Propriétés du matériau de la gaine rétractable 0,43 W/mK Module d élasticité 600 N/mm 2 Tableau 7 : Propriétés du système de coquilles de 1 ère génération Fig. 18 : Kit d isolation droit RAUTHERMEX Kits d isolation RAUTHERMEX de 2ème génération Les kits d isolation sont composés de deux demi-coquilles compressés entre elles par des agrafes. Ils existent en deux dimensions : petits (76 à 126mm) et grands (76 à 182mm). Le kit en T Rauthermex est utilisé pour l isolation des piquages. Le kit d isolation droit permet d isoler les raccordements entre deux tubes. Le kit en L sert à isoler des coudes à Le kit d isolation en T comprend : - 1 coquille en T (constituée de 2 demi-coquilles) en ABS (Acrylonitrile butadiène styrène) - 3 bouchons orange en POM (Polyoxyméthylène) avec des soupapes en EPDM - 16 agrafes orange en POM pour le petit kit et 27 pour le grand - 1 colle rapide - 1 guide de montage 2 Le kit d isolation droit comprend : - 1 coquille droite (constituée de 2 demi-coquilles) en ABS (Acrylonitrile butadiène styrène) - 2 bouchons orange en POM (Polyoxyméthylène) avec des soupapes en EPDM 10

11 - 12 agrafes orange en POM - 1 colle rapide - 1 guide de montage 3 Le kit d isolation en L comprend : - 1 coude d isolation (constitué de 2 demi-coquilles) en ABS (Acrylonitrile butadiène styrène) - 2 bouchons orange en POM (Polyoxyméthylène) avec des soupapes en EPDM - 14 agrafes orange en POM - 1 colle rapide - 1 guide de montage 3.4 Mousse isolante pour kits d isolation RAUTHERMEX L isolation des kits RAUTHERMEX des 2 générations est réalisée à l aide d une mousse en PUR bicomposants. La mousse est livrée dans un kit comprenant : - 2 bouteilles - 1 bouchon de remplissage - 1 guide d instructions 1 Fig. 19 : Kit de mousse isolante Avant toute utilisation des produits servant à réaliser la mousse isolante, il est indispensable de se référer aux consignes de sécurité et au guide d instructions. Données techniques des composants A, couleur brun Point d éclair > 200 C 2 Pression de vapeur (20 C) 1 h Pa Densité (20 C) 1,23 g/cm 3 3 Tableau 10 : Données techniques des composants A Fig. 20 : Kits d isolation de 2ème génération Propriétés du matériau ABS Déformation de traction Module de traction 40 MPa 2200 MPa Données techniques des composants B, couleur jaunâtre Point d éclair -5 C Pression de vapeur (20 C) 345 h Pa Densité (20 C) 1,06 g/cm 3 Tableau 11 : Données techniques des composants B Allongement à rupture >15% Température de déformation 1,8 MPa 94 C Tableau 8 : Propriétés du matériau ABS L étanchéité est assurée grâce à un concept innovant de joints en EPDM (Ethylène-Propylène-Diène-Monomère) adapté aux différents diamètres extérieurs des tubes. Un joint d étanchéité est placé sur chacune des trois sorties. L étanchéité entre les coquilles est assurée par la colle. Propriétés du matériau EPDM Masse volumique 1,16 g/cm 3 Dureté Shore Résistance à la rupture Tableau 9 : Propriétés du matériau EPDM 30± 5 A 8 MPa Allongement à la rupture 600% DVR 22h à 70 C 18 % DVR 22h à 100 C 50 % Données techniques de la mousse isolante [Température de mesure : 20 C] Proportions des poids pour le mélange des composants (A:B) 146:100 Proportions des volumes pour le mélange des composants (A:B) 130:100 Temps d accélération Durée avant de pouvoir tirer des fils Tableau 12 : Données techniques de la mousse isolante 54 secondes 335 secondes Densité brute (mousse retirée) 42 kg/m 3 Densité brute (coeur) 60 kg/m 3 Taux de cellules fermées >90 % Temps de transformation recommandé selon la température Température temps de mélange/d agitation temps de mise en oeuvre 25 C 20 s 30 s 20 C 25 s 40 s 15 C 40 s 50 s Tableau 13 : Temps de transformation selon la température 11

12 3.5 Dimension des tubes RAUTHERMEX D D d Fig. 21 : Schéma RAUTHERMEX Tubes UNO, SDR 11 Type d s D* Volume du tube Poids Longueur de couronne max. [m] [mm] [mm] [mm] intérieur [l/m] [kg/m] 2,8 m x 0,8 m 2,8 m x 1,2 m 25/ ,3 93 0,327 1, / ,9 93 0,539 1, / ,7 93 0,835 1, / , ,307 1, / , ,091 2, / , ,961 4, / , ,256 1, / , ,362 6, / , ,120 7, / , ,430 11,43 12 m Barres Tableau 14 : Tubes UNO, SDR 11 Tubes DUO, série de tubes 1, SDR 11 Type d1, d2 s1, s2 D* Volume du tube Poids Longueur de couronne max. [m] [mm] [mm] [mm] intérieur [l/m] [kg/m] 2,8 m x 0,8 m 2,8 m x 1,2 m 25+25/ , x 0,327 1, / , x 0,539 1, / , x 0,835 2, / , x 1,307 3, / , x 2,07 5,28-86 Tableau 15 : Tubes DUO, SDR 11 Tubes UNO, SDR 7,4 Type d [mm] s [mm] D* [mm] Volume du tube intérieur [l/m] Poids [kg/m] Longueur de couronne max. [m] 2,8 m x 1,2 m 20/ ,8 78 0,163 0, / ,5 78 0,254 1, / ,4 78 0,423 1, / ,5 93 0,660 1, / , ,029 2, / , ,633 3, Tableau 16 : Tubes UNO, SDR 7,4 Tubes DUO, série de tubes 2, SDR 7,4 Type d1 [mm] s1 [mm] d2 [mm] s2 [mm] D* [mm] Volume du tube intérieur [l/m] Poids [kg/m] Longueur de couronne max. [m] 2,8 m x 1,2 m 25+20/ ,5 20 2,8 93 0, ,163 1, / ,4 20 2, , ,163 2, / ,5 25 3, , ,254 2, / ,9 32 4, , ,633 3, Tableau 17 : Tubes DUO, SDR 7,4 12 * diamètre extérieur maximal

13 4 RAUTHERMEX PLANIFICATION 4.1 Généralités Il est possible, avec le système de canalisations RAUTHERMEX, de travailler en liaison de bâtiment à bâtiment ou de travailler par piquage. Dans le cas de la réalisation d un réseau par piquages, les branchements peuvent être enfouis directement dans le sol, sans regard de visite. On distingue trois topologies d implantation que l on peut combiner Raccordements par embranchements successifs C est ainsi que sont raccordées des maisons par piquages à une conduite principale. Avantages : - Implantation flexible - Raccordements enterrés que l on peut facilement anticiper - Possibilité de raccordements ultérieurs à une conduite principale Fig. 22 : Raccordements par embranchements successifs Raccordements en boucles Les tubes RAUTHERMEX sont disponibles en grandes longueurs permettant dans de nombreux cas de se passer de raccordements enterrés. Les tubes vont d un bâtiment à un autre. Avantage : - Pas de raccordements enterrés Raccordements à une conduite principale Il est possible de raccorder un tube RAUTHERMEX à une conduite principale afin de raccorder un bâtiment isolé ou constituer un nouveau réseau. Fig. 23 : Raccordements en boucles Avantages : - Quand les températures de fonctionnement de la conduite principale sont trop élevées, un réseau secondaire utilisant RAUTHERMEX peut être créé par découplage - Quand la puissance de chauffage et le débit de la conduite principale sont trop élevés pour les tubes RAUTHERMEX, il est possible de créer des piquages de raccordement en RAUTHERMEX sans mesure particulière Fig. 24 : Raccordements à une conduite principale avec gaine plastique 13

14 4.2 Consignes de dimensionnement Les courbes de chauffage annuelles permettent d observer clairement que la pleine puissance de chauffage n est nécessaire que quelques jours dans l année. Les coûts d investissement et d exploitation (en raison des plus grandes pertes de chaleur) augmentent avec le diamètre nominal des conduites de chauffage à distance. C est pourquoi le réseau de conduites doit être dimensionné au plus près des besoins dans la mesure où les faibles coûts supplémentaires pour surmonter l augmentation de la perte de charge sont plus que compensés par les économies susmentionnées. L utilisation d une deuxième pompe, qui s enclenche automatiquement en pleine charge et sert de réserve de sécurité, peut également s avérer utile. Pour les conduites de raccordement en particulier, il peut être avantageux de prévoir un réseau à trois conduites (deux conduites aller et une conduite retour) ou à quatre conduites (deux conduites aller et deux conduites retour). Si les deuxièmes conduites ne sont utilisées qu en cas de dépassement de la capacité de transport des premières, le réseau peut alors être exploité pendant une bonne partie de l année avec des pertes de chaleur très minimes. 4.4 Perte de charge Calcul de la perte de charge des tubes SDR 11 Pour déterminer approximativement la perte de charge d un tube, il faut connaître le tracé afin de définir les longueurs nécessaires. On peut effectuer ce calcul à partir du débit [l/s] ou de la puissance de chauffage [kw] avec la différence de température [K] à réaliser. Calcul à l aide du débit [l/s] : exemple du tube SDR 11 Débit : 0,65 l/s Longueur du tracé : 100 m = longueur totale du tube : 200 m Sélection du diamètre du tube A partir de 0,65 l/s, on trace une droite verticale vers le haut (ligne rouge). Puis, à partir de l intersection (cercles) de cette ligne avec la ligne correspondant au diamètre choisi, on trace une ligne horizontale vers la gauche (ligne verte). On peut ainsi lire sur l axe des ordonnées, le gradient de la perte de charge [Pa/m] pour le diamètre de tube correspondant. Puissance de chauffe de la source de chauffage en % Heures de fonctionnement Sélection de la vitesse d écoulement Aux intersections (cercles), la vitesse de passage dans le tube peut être lue via une ligne oblique partant vers la gauche et en haut (ligne bleue). Calcul à l aide de la puissance de chauffage [kw] Si on dispose des différences de température [K] et de puissance de chauffage [kw], on part de la puissance indiquée sur l échelle avec la différence de température respective. Exemple : Ecart : Puissance de chauffage : Longueur : 30 K 80 kw 100 m Fig. 25 : Courbe continue annuelle ordonnée 4.3 Dimensionnement Les performances hydrauliques des tubes RAUTHERMEX sont largement supérieures à celles des tubes en acier pour un diamètre intérieur identique grâce à la plus faible rugosité. Les tableaux de pertes de charge des tubes en acier ne peuvent donc pas être utilisés pour calculer les pertes de charge des tubes RAUTHERMEX. Pour le dimensionnement des tubes RAUTHERMEX, il faut comparer avant tout les pertes de chaleur et les performances de la pompe. Comme la pleine puissance de la pompe n est utilisée que quelques jours par an, la réduction de la taille des tubes permet de réaliser des économies considérables en termes de pertes de chaleur et d investissement de matériel. Sélection Partant de 80 kw sur l échelle inférieure (écart 30 K), on trace une ligne vers le haut (ligne jaune). Toutes les étapes suivantes sont effectuées comme pour la méthode avec le débit Perte de charge des tubes SDR 7,4 Les tubes RAUTHERMEX SDR 7,4 sont principalement utilisés pour l acheminement de l eau potable. La norme DIN 1988 sert de directive pour le calcul de la perte de charge des installations d eau potable. La perte de charge est définie en [Pa/m] à l aide du débit volumique de pointe déterminé [l/s]. Dans la fig. 28 (voir p. 17), le courant volumique de pointe [l/s] est équivalent au débit [l/s]. Le dimensionnement du réseau d alimentation en chaleur nécessite le calcul des puissances maximales à transporter. Pour déterminer approximativement les pertes de charge, les diagrammes des pages suivantes peuvent être utilisés. Comme le diamètre intérieur varie, différents tableaux ou diagrammes sont disponibles pour calculer les pertes de charge des tubes SDR 11 (fig. 27) et SDR 7,4 (fig. 28) (exemple de calcul, voir p. 15 et suivantes). 14

15 Fig. 26 : Diagramme de perte de charge SDR 11 Alternatives Dimension cercle 1 : 32 x 2,9 Ligne verte Perte de charge : 550 Pa/m Perte de charge totale : 550 Pa/m x 200 m = Pa = 1,1 bar = 11 mws Ligne bleue Vitesse d écoulement : 1,3 m/s Dimension cercle 3 : 50 x 4,6 Ligne verte Perte de charge : 65 Pa/m Perte de charge totale : 65 Pa/m x 200 m = Pa = 0,13 bar = 1,3 mws Ligne bleue Vitesse d écoulement : 0,5 m/s Dimension cercle 2 : 40 x 3,7 Ligne verte Perte de charge : 200 Pa/m Perte de charge totale : 200 Pa/m x 200 m = Pa = 0,4 bar = 4 mws Ligne bleue Vitesse d écoulement : 0,8 m/s Tableau de perte de charge disponible sur demande. 15

16 Fig. 27 : Diagramme de perte de charge SDR 11 16

17 Fig. 28 : Diagramme de perte de charge SDR 7,4 17

18 4.5 Pertes de chaleur Pertes de chaleur des tubes SDR 11 a=0,1m h=0.6m A une température du sol de 10 C, une conductivité du sol de 1,2 W/mK, une hauteur de recouvrement de 0,6 m et (en cas d utilisation de deux tubes UNO) un écartement entre tubes de 0,1 m, les pertes de chaleur suivantes apparaissent par mètre de tube à une température de fonctionnement moyenne. Les pertes de chaleur indiquées sont valables pour 1 m de tube RAUTHERMEX. Fig. 29 : RAUTHERMEX UNO SDR 11 E E h=0,6m Données de base servant au calcul Type de pose pour tube UNO : 2 tubes posés en terre Type de pose pour tube DUO : 1 tube posé en terre Ecartement pour tube UNO : a = 0,1 m Hauteur de recouvrement : h = 0,6 m Température du sol : ϑ E = 10 C Conductivité du sol : λ E = 1,2 W/mK Conductivité de la mousse PUR : λ PU = 0,0255 W/mK Conductivité du tube PE-Xa : λ PE-Xa = 0,38 W/mK Conductivité de la gaine de protection PE : λ PE = 0,33 W/mK Fig. 30 : RAUTHERMEX DUO SDR 11 E E Pertes de chaleur en fonctionnement Q = U (ϑ B - ϑ E ) [W/m] U = coefficient de transmission calorifique [W/mK] ϑ B = température de fonctionnement moyenne [ C] ϑ E = température du sol [ C] Perte de chaleur des tubes UNO SDR 11 Pertes de chaleur Q [W/m] Température de fonctionnement moyenne ϑ B RAUTHERMEX UNO U [W/mK] 40 ºC 50 ºC 60 ºC 70 ºC 80 ºC 90 ºC 25/91 0,117 3,51 4,68 5,85 7,02 8,19 9,36 32/91 0,144 4,32 5,76 7,2 8,64 10,08 11,52 40/91 0,179 5,37 7,16 8,95 10,74 12,53 14,32 50/111 0,187 5,61 7,48 9,35 11,22 13,09 14,96 63/126 0,212 6,36 8,48 10,6 12,72 14,84 16,96 75/162 0,192 5,76 7,68 9,6 11,52 13,44 15,36 90/162 0,249 7,47 9,96 12,45 14,94 17,43 19,92 110/162 0,361 10,83 14,44 18,05 21,66 25,27 28,88 125/182 0,364 10,92 14,56 18,2 21,84 25,48 29,12 160/250 0,319 9,57 12,76 15,95 19,14 22,33 25,52 Tableau 18 : Perte de chaleur des tubes UNO SDR 11 Perte de chaleur des tubes DUO SDR 11 Pertes de chaleur Q [W/m] Température de fonctionnement moyenne ϑ B RAUTHERMEX DUO U [W/mK] 40 ºC 50 ºC 60 ºC 70 ºC 80 ºC 90 ºC 25+25/111 0,161 4,83 6,44 8,05 9,66 11,27 12, /111 0,213 6,39 8,52 10,65 12,78 14,91 17, /126 0,243 7,29 9,72 12,15 14,58 17,01 19, /162 0,226 6,78 9,04 11,3 13,56 15,82 18, /182 0,269 8,07 10,76 13,45 16,14 18,83 21,52 Tableau 19 : Perte de chaleur des tubes DUO SDR 11 18

19 4.5.2 Pertes de chaleur des tubes SDR 7,4 Données de base servant au calcul Type de pose pour tube UNO : 2 tubes posés en terre Type de pose pour tube DUO : 1 tube posé en terre Ecartement pour tube UNO : a = 0,1 m Hauteur de recouvrement : h = 0,6 m Température du sol : ϑ E = 10 C Conductivité du sol : λ E = 1,2 W/mK Conductivité de la mousse PUR : λ PU = 0,032 W/mK Conductivité du tube PE-Xa : λ PE-Xa = 0,38 W/mK Conductivité de la gaine de protection PE : λ PE = 0,33 W/mK Pertes de chaleur en fonctionnement Q = U (ϑ B - ϑ E ) [W/m] U = coefficient de transmission calorifique [W/mK] ϑ B = température de fonctionnement moyenne [ C] ϑ E = température du sol [ C] a=0,1m E Fig. 31 : RAUTHERMEX UNO SDR 7,4 E h=0.6m h=0,6m E E Fig. 32 : RAUTHERMEX DUO SDR 7,4 Perte de chaleur des tubes UNO SDR 7,4 Pertes de chaleur Q [W/m] Température de fonctionnement moyenne ϑ B RAUTHERMEX UNO U [W/mK] 40 ºC 50 ºC 60 ºC 70 ºC 20/76 0,142 4,3 5,7 7,1 8,5 25/76 0,169 5,1 6,8 8,5 10,1 32/76 0,214 6,4 8,5 10,7 12,8 40/91 0,223 6,7 8,9 11,2 13,4 50/111 0,230 6,9 9,2 11,5 13,8 63/126 0,262 7,9 10,5 13,1 15,7 Tableau 20 : Perte de chaleur des tubes UNO SDR 7,4 Perte de chaleur des tubes DUO SDR 7,4 Pertes de chaleur Q [W/m] Température de fonctionnement moyenne ϑ B RAUTHERMEX DUO U [W/mK] 40 ºC 50 ºC 60 ºC 70 ºC 25+20/91 0,284 8,5 11,4 14,2 17, /111 0,236 7,1 9,4 11,8 14, /126 0,261 7,8 10,4 13,1 15, /126 0,347 10,4 13,9 17,4 20,8 Tableau 21 : Perte de chaleur des tubes DUO SDR 7,4 19

20 4.6 Types de pose La flexibilité des tubes RAUTHERMEX permet d utiliser différents types de pose. Le type de pose doit être adapté aux conditions locales. Le système de raccordement RAUTHERMEX convient aussi bien au processus de forage dirigé ainsi qu à la pose en tranchée Pose dans les tranchées à ciel ouvert Ce type de pose est le plus couramment utilisé. La tranchée peut être très étroite pour les tubes RAUTHERMEX. Seuls les points de raccordement nécessitent un espace de travail adapté. Avantages : - Flexibilité : aucun outil spécial nécessaire - Simplicité et économie - Possibilité de raccordements ultérieurs Processus de forage dirigé Le processus de forage hydrodynamique peut également être utilisé avec le système RAUTHERMEX. Avantages : - Les surfaces de qualité supérieure peuvent ainsi être contournées à moindre frais - Possibilité de traverser la nappe phréatique. Pour ce faire, les tubes RAUTHERMEX doivent être posés dans une gaine de protection Fig. 33 : Pose en tranchée à ciel ouvert Fig. 35 : Forage dirigé Pose par tirage La pose par tirage permet de tirer les tubes RAUTHERMEX dans des canaux, des tubes vides déjà en place ou des gaines en matière plastique. Avantages : - Réhabilitation simple de conduites défectueuses - Pose économique dans des tubes vides, déjà existants ou mis en place par la technique de forage dirigé - Possibilité de travailler avec des forces de traction élevées, ce qui permet de couvrir de grandes longueurs Pose par saignée à la sous-soleuse Lors du processus de pose par saignée, les tubes sont posés rapidement et facilement. Cette méthode peut être utilisée dans des sols non pierreux ou si elle permet d offrir au tube un lit de sable. Avantages : - Pas de tranchées - Rendement de pose élevé Fig. 34 : Pose par tirage Fig. 36 : Pose par saignée à la sous-soleuse 20

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