Journée technique. Réfection des systèmes de chauffage. 10 Nove mbr e 2016 Sous - pr é f e c t ur e du Ha vr e As s i s t a nc e DDT s ur l e TI - TGI
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- Dominique Lefrançois
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1 Journée technique Réfection des systèmes de chauffage 10 Nove mbr e 2016 Sous - pr é f e c t ur e du Ha vr e As s i s t a nc e DDT s ur l e TI - TGI
2 Sommaire Rappels sur les composantes d une installation de chauffage De la production à la régulation Vocabulaire de base Méthode de diagnostic d une installation Illustration avec le diagnostic du TI et du TGI du Havre 2
3 L installation de chauffage 3
4 L installation de chauffage Présentation Un ensemble à 4 niveaux : Génération ou Production Distribution Émission Régulation Besoins de chauffage = Déperditions de chaleur Apports (solaires, internes, équipements) 4
5 L installation de chauffage Présentation Différents types de système : Selon la position de la production et de l'émission Chauffage centralisé : production centrale et émission locale 1 seule production pour plusieurs émetteurs Chauffage divisé : production et émission locales l'émetteur assure aussi la production Selon le fluide caloporteur : eau ou air Selon l'énergie Énergies fossiles (gaz, fioul) Électricité Énergies renouvelables (solaire, bois, chaleur de l air, de l eau ou du sol) 5
6 L installation de chauffage Présentation Chauffage centralisé Chauffage divisé 6
7 L installation de chauffage Notion de rendement Pertes des chaudières : par les fumées par les parois par balayage Rendement = Puissance utile/puissance enfournée ou payée Puissance enfournée = Puissance utile + Pertes (fumées, parois, distribution) Grandeurs caractéristiques : Puissance utile nominale (Pn) : Puissance calorifique maximale (en kw) fixée et garantie par le constructeur Rendement utile : Rapport entre la puissance fournie à l eau du système de chauffage et la puissan contenue dans le combustible (débit de combustible x son PCI) Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI) : Quantité de chaleur (kwh ou MJ) dégagée lors de la combustion complète d un kg de combustible Pouvoir Calorifique Supérieur (PCS) : PCS = PCI + chaleur latente d évaporation 7
8 L installation de chauffage Notion de rendement Rendement global d une installation 8
9 L installation de chauffage Production centralisée Diversité d appareils en fonction de l énergie utilisée : La chaudière à combustible (bois, gaz, fioul...) Les pompes à chaleur dont la géothermie Les installations de chauffage solaire Les installations couplées à la ventilation Les réseaux urbains 9
10 L installation de chauffage Production centralisée Les chaudières à combustibles Chaudière «standard» Température minimale de service élevée à maintenir Débit minimal d'irrigation Chaudière basse température Fonctionnement avec une T retour peu élevée (40 à 55 C) Débit minimal d'irrigation Chaudière à condensation récupération de la chaleur latente de vapeur d'eau lors de la condensation des fumées La température des fumées est un indicateur du régime de fonctionnement et de la performance. 10
11 L installation de chauffage Chaudière à condensation Les chaudières à condensation (gaz naturel, propane ou fioul domestique) 11
12 L installation de chauffage Chaudière à combustible Évolution du rendement en fonction de la charge de la chaudière et du modèle de chaudière 12
13 L installation de chauffage PAC Les Pompes à Chaleur (PAC) La PAC prélève de la «chaleur» dans le milieu extérieur (air, eau, sol) Pour la restituer à l intérieur A l aide d un fluide frigorigène condensant à basse température 13
14 L installation de chauffage PAC Le Coefficient de Performance des PAC : le COP Rapport entre la chaleur produite et l électricité consommée plus le COP est élevé, plus la PAC est efficace Etabli en laboratoire pour les conditions de températures de source et d émetteurs définies dans la norme NF EN COP constructeur D autant plus efficace que la différence entre la température du milieu extérieur et celle des émetteurs de chaleur du bâtiment est réduite Le COP moyen annuel est mesuré au cas par cas sur site. 14
15 L installation de chauffage PAC PAC : source froide = qui cède de la chaleur /source chaude = qui reçoit les calories 15
16 L installation de chauffage PAC Les PAC air/... COP peu performants (l'air a peu d'inertie) Conditions d'utilisation Zone tempérée uniquement (craint le gel) Appoint nécessaire Nuisance sonore Types PAC air/air à détente directe : Émission du chauffage par ventiloconvecteur mode de chauffage peu confortable PAC air/eau : Emetteurs radiateurs ou plancher chauffant, Chauffage de l'eau via l'évaporateur, Production ECS possible PAC air/air couplée avec la ventilation DF : Récupération des calories avec l'évaporateur de la PAC 16
17 L installation de chauffage PAC La géothermie PAC eau/eau Les PAC géothermiques horizontales ou verticales Les PAC géothermales (captage d eau sur nappe) 17
18 L installation de chauffage Production Couplage avec la ventilation Le puits canadien Le chauffe-eau thermodynamique Titre de la diapo 18
19 L installation de chauffage L'énergie biomasse Les chaudières bois : bûches, granulés, bûches reconstituées, plaquettes Précautions : Un bois sec Des essences de bonne qualité Une bonne installation Un ramonage régulier Chaudière à plaquettes Poêle à granulés Poêle à buches Titre de la diapo 19
20 L installation de chauffage Les réseaux urbains Pour le chauffage des bâtiments à forte consommation ou pour des groupes de bâtiments (villages, quartiers, ensembles immobiliers) Ressources : -Valorisation de la chaleur des usines de déchet de bois (scieries, pâtes à papier...) -Valorisation de la chaleur des usines d incinération de déchets -Valorisation du biogaz issu de la méthanisation (centres de stockage des déchets, stations d épuration, unités de méthanisation) Titre de la diapo 20
21 L installation de chauffage Distribution Les différents circuits 21
22 L installation de chauffage Distribution 22
23 L installation de chauffage Distribution Pompes de circulation Départ Retour Vannes 3 voies motorisées 23
24 L installation de chauffage Distribution 2. Sonde de température 3. Régulateur 1. Pompe de circulation Vanne JT r éf ect i on i nst al l at i on de chauf 4. f age 3 voies motorisée 24
25 L installation de chauffage Distribution Pieuvre incorporée en dalle Réseau bitube Thermosiphon (bâtiment ancien<1960) Réseau monotube (ancien réseau) Plancher chauffant 25
26 L installation de chauffage Distribution Privilégier les réseaux courts en volume chauffé + calorifuge hors volume chauffé un réseau extérieur non isolé à 70 C = 60W/ml de perte! 26
27 L installation de chauffage Emission Rôle : combattre les déperditions, garantir le confort thermique dans la pièce Dimensionnement par local selon une norme 27
28 L installation de chauffage Emetteurs à effet Joule n Convecteur électrique Energie électrique chaleur n Aérotherme électrique n Panneau rayonnant n Radiateur électrique à fluide n Accumulateur électrique n Plancher / plafond rayonnant électrique n Ventiloconvecteur 2 fils 28
29 L installation de chauffage Emetteurs à eau chaude Energie thermique chaleur n Radiateurs à eau chaude n Ventiloconvecteur 2 tubes n Aérotherme eau chaude n Tubes rayonnants gaz n Plancher chauffant basse température 29
30 L installation de chauffage Régulation Objectif : Maintenir constante une grandeur physique Application à la température d'un local Valeur à atteindre = Température de consigne La régulation «ajuste» la puissance en fonction des besoins Composition d'une chaîne de régulation : n Une sonde qui mesure une grandeur physique. n Un régulateur qui compare la mesure à la consigne. n Un actionneur qui positionne l organe de réglage. n Un organe de réglage qui modifie la «puissance» délivrée. 30
31 L installation de chauffage Régulation 2 niveaux de régulation Régulation centrale Permise par les Vannes/ pompes et la loi de chauffe Fonction de Text ou Tint (thermostat extérieur ou d'ambiance) Programmation centrale du réduit et de la relance via une horloge journalière/hebdomadaire/un optimiseur (ne convient pas si bâtiment à forte inertie) Régulation terminale Pour tenir compte du ressenti de chaque usager Régule plus finement par local / apports internes et externes (zonage thermique) Réglage TOR ou proportionnel 31
32 Diagnostic d une installation de chauffage Illustrations avec le TI et le TGI 32
33 Diagnostic d une installation Objectif : Prendre connaissance des éléments de l installation. Schéma technique Installation du site et équipements pour comprendre le fonctionnement et juger de l état de l installation 33
34 Diagnostic d une installation Un diagnostic détaillé nécessite une visite sur site avec analyse des documents sur le fonctionnement Comparer/compléter le fonctionnement décrits dans les documents par une analyse de visu et les retours usagers 34
35 Diagnostic d une installation Visite de la chaufferie + analyse des documents sur le fonctionnement 35
36 Diagnostic d une installation Exemple du Schéma technique du TGI Disponible dans les documents techniques et/ou affiché dans la chaufferie 36
37 Diagnostic d une installation Exemple du Schéma technique du TGI Disponible dans les documents techniques et/ou affiché dans la chaufferie Quelques éléments repérés : -2 chaudières gaz -3 départs réseau sur le schéma -des pompes de circulation -régulation par vanne mélangeuse 37
38 Diagnostic d une installation Exemple des documents disponibles pour le TI Descriptif de l installation dans l audit de performance énergétique et gros entretien Descriptif de l installation dans le rapport de fonctionnement de la société de maintenance 38
39 Diagnostic d une installation Quelques éléments repérés : -chaudière fioul vieillissante -2 départs réseau régulés : bureaux et logement du gardien -des pompes de circulation -Régulation par vanne 3 voies pour les départs À confirmer par la visite car des éléments non mis à jour 39
40 Diagnostic d une installation Analyse de l installation : Les éléments de production Système? Energie? Puissance engagée? Fonctionnement? 40
41 Diagnostic d une installation Analyse de l installation : Les éléments de production du TI 1 chaudière fioul Chappée P=348kW, 1990 Fonctionnement haute température Etat : vétuste 41
42 Diagnostic d une installation Analyse de l installation : Les éléments de production du TGI 2 chaudières gaz Chappée P=214kW, 1989 et 1990 Fonctionnement haute température T=70 C, en cascade + des convecteurs électriques Atlantic pour le hall 42
43 Diagnostic d une installation Analyse de l installation : Les éléments de distribution Eléments en lien avec l usage? Calorifuge? Fonctionnement? 43
44 Diagnostic d une installation Analyse de l installation : Les éléments de distribution du TGI Des V3V motorisées en fonction de T départ Des pompes doubles en fonctionnement 44
45 Diagnostic d une installation Analyse de l installation : Les éléments de distribution du TGI Réseau calorifugé, bon état 3 départs à partir d un distributeur (gros diamètre) Qu : Rôle du 3ème départ? condamné 45
46 Diagnostic d une installation Analyse de l installation : Les éléments de distribution du TI Pompe double, une HS Pompe chaudière HS Réseau calorifugé, des portions endommagées 2 départs réseau V3V logement gardien HS Qu : fonctionnement actuel? réglage manuel 46
47 Diagnostic d une installation Analyse de l installation : Les éléments de régulation Eléments? Réglage et Fonctionnement? 47
48 Diagnostic d une installation Analyse de l installation : Les éléments de régulation du TI Programmation : -Régime occupation et régime réduit pour la nuit et les weekends -Distinction consigne des bureaux et du logement -Régulation centrale sur sonde extérieure 48
49 Diagnostic d une installation Analyse de l installation : Les éléments de régulation du TGI Programmation : -Régime occupation et régime réduit pour la nuit et les weekends -Distinction consigne des locaux et du logement -Régulation centrale sur sonde extérieure 49
50 Diagnostic d une installation Visite de l installation dans le bâtiment + analyse des documents sur le fonctionnement 50
51 Diagnostic d une installation Analyse de l installation : Compléments sur les éléments de distribution du TGI Circulation des réseaux chauds en locaux non chauffés avec du calorifuge mais des portions dégradées 51
52 Diagnostic d une installation Analyse de l installation : Compléments sur les éléments de distribution du TI Circulation des réseaux chauds en locaux chauffés : pas besoin de calorifuge Circulation des réseaux chauds dans un local ventilé sur l extérieur sans calorifuge 52
53 Diagnostic d une installation Analyse de l installation : Les émetteurs Diversité : système et matériau? Fonctionnement et uniformité? Emplacement? 53
54 Diagnostic d une installation Analyse de l installation : Les éléments de l émission du TGI Diversité des émetteurs et des énergies : -convecteurs électriques anciens dans le hall -radiateurs en fonte dans les couloirs et les bureaux Électriques déclarés peu utilisés par les usagers A eau des radiateurs froids (pb : équilibrage, embouage, ouverture réseau?) des ameublements qui nuisent à la diffusion de la chaleur 54
55 Diagnostic d une installation Analyse de l installation : Les éléments de l émission du TI Diversité des émetteurs mais même énergie : -radiateurs en fonte, modèles plus ou moins récents et larges, dans les couloirs et les bureaux des radiateurs froids car HS (fuites, dysfonctionnements...) 55
56 Diagnostic d une installation Les émetteurs : dysfonctionnements courants Embouage, corrosion absence de traitement de la qualité des eaux Provoque des déséquilibres thermo-hydauliques Déséquilibre thermo-hydraulique Equilibrage des débits via vanne spécifique 56
57 Diagnostic d une installation Apport de la caméra thermique pour le diagnostic Mise en évidence des manques de calorifuge Mise en évidence de l embouage des émetteurs ou d un mauvais fonctionnement Mise en évidence des circulations du fluide Mesure des températures 57
58 Diagnostic d une installation Analyse de l installation : Compléments sur les éléments de régulation du TI et du TGI Régulation terminale : Aucun élément dans la majorité des cas, peu de robinet thermostatique (robinets simples in situ) 58
59 Diagnostic d une installation En lien : retours des usagers sur le confort Questionnement formel ou informel (sensation de froid, de courant d air, nombre d émetteurs, utilisation d appoint...) Des pistes d intervention sur : Les dysfonctionnements des appareils Les problèmes de régulation Les possibilités d aménagement 59
60 Diagnostic d une installation Lien avec d autres équipements Le chauffage lien avec la ventilation Le chauffage lien avec la climatisation Le chauffage lien avec l ECS Qualité de l enveloppe (bâti et fenêtre) et projets à venir 60
61 Diagnostic d une installation Analyse de l installation du TGI Ventilation/chauffage d une aile par PAC réversible : pas de lien chaufferie ECS sanitaires par ballons électriques : pas de lien chaufferie + Extension du bâtiment à venir 61
62 Diagnostic d une installation Analyse de l installation du TI ECS sanitaires par ballons électriques : pas de lien chaufferie + Enveloppe refaite récemment 62
63 Diagnostic d une installation Interroger sur la maintenance Contacts Cahiers de chaufferie pour repérer : Les usures fréquentes (changement de pièces) et retours Les analyses de combustion Les dysfonctionnements rencontrés 63
64 Diagnostic d une installation Conclusion Apport du diagnostic détaillé démarche qui aide à la rédaction du programme Présentation du bâtiment et de son installation des détails sur l état existant Ex : «3 départs de réseaux distincts, deux identifiés et chacun commandé par un régulateur et 1 à identifier.» Ex : «Des dysfonctionnements sur les radiateurs ont été constatés : certains radiateurs et tuyaux sont froids.» Description des objectifs Ex : «imaginer le renouvellement de la chaudière et éventuellement les modifications du réseau» Ex : «toute proposition pour améliorer les performances de la chaudière et du réseau de chauffage. (Installation de robinets thermostatiques, régulateurs, sonde extérieure, révision/simplification du réseau existant ).» 64
65 Merci de votre attention Noélie CARRETERO
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