CALEFFI ACADEMY HYDRONIC DESIGN SYSTÈMES DE CHALEUR & ÉQUILIBRAGE. 30 NOVEMBRE 2016 Patrick Hagen

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1 CALEFFI ACADEMY HYDRONIC DESIGN SYSTÈMES DE CHALEUR & ÉQUILIBRAGE 30 NOVEMBRE 2016 Patrick Hagen

2 ÉCOLOGIE ÉCONOMIE SECTEUR HVAC CONSOMMATEUR BUSINESS AS USUAL CONFORT À LA PREMIÈRE PLACE Directives européennes, écoconception, PEB àobligations, autre approche, Durabilité & écologie = philosophie. à Investissement obligatoire nouveaux systèmes ABSENCE DES INITIATIVES DU GOUVERNEMENT PENSÉE À COURT TERME PERCEPTION FAUSSE

3 Durabilité Confort Budget

4 OPTIMISATION DE SYSTÈME CONCEPT HYDRAULIQUE SÉLECTION DES COMPOSANTS ÉQUILIBRAGE DURABILITÉ EFFICACITÉ CONFORT BUDGETS ATTEIGNABLES

5 Credits & copyright

6 RÉSEAUX DE CHALEUR GÉOTHERMIQUE POTENTIEL EN FLANDRE La rentabilité d un système chauffage urbain (subventions et investissements inclus) en Flandre. Source : Rapport VITO «Warmte in Vlaanderen.», Octobre

7 RÉSEAUX DE CHALEUR SOLUTIONS POSSIBLES SOURCE DE CHALEUR ÉNERGIE DURABLE EFFICACITÉ COÛT FLUCTUATION CHAUFFAGE ÉLECTRIQUE J L L L CHAUFFAGE INDIVIDUEL POMPE DE CHALEUR J J K K CHAUDIÈRE MAZOUT L K K L CHAUDIÈRE BIOMASSE L L J L RÉSEAU DE CHAUFFAGE CENTRALISÉ (GRID) L K K L CHALEUR CHAUFFAGE URBAIN J J J J

8 CHAUFFAGE CENTRALISÉ PETIT RÉSEAU DE CHALEUR Situation de confort Besoin de confort Coûts d énergie élevés Installation inefficace idéale Ecologique Rendement haut Intégration énergie renouvelable possible Réductions des coûts : installation et maintenance Compact Consommation individuelle exactement mesurable Credits & copyright: Bouwunie Limburg

9 SOUS-STATIONS LES AVANTAGES CHAUDIÈRE À CONDENSATION CHAUFFAGE CENTRALISÉ 8 X RACC. DE GAZ 1 X 8 X RACC. CHEMINÉE 1 X 8 X DANGER INTOXICATION CO PAS 8 X (NON-SÉCURISÉ) DANGER D EXPLOSION 1 X (SÉCURITÉ DE GAZ) 8 X MAINTENANCE 1 X ÉCHANGEUR 24 KW OU 28 KW CC : RÉGULATION CLIMATIQUE ECS : HAUTE COMPTEUR DE GAZ CONFORT ECS TEMP. DE DÉPART FACTURATION CONSOMMATION INDIVIDUELLE ÉCHANGEUR AU MOINS 35 KW CC : HAUTE (+/- 70 C) ECS : HAUTE (+/- 70 C) COMPTEUR D ÉNERGIE

10 LE DÉBIT : CONSTANT OU VARIABLE? DÉBIT CONSTANT PRODUCTION ECS CENTRALISÉE DÉBIT VARIABLE PRODUCTION ECS DÉCENTRALISÉE Consommation d énergie plus basse par pompe Perte de chaleur plus basse Coûts d installation plus bas Place technique plus petite Seulement compteur de chaleur + compteur EFS Pas de protection anti légionelle nécessaire

11 LE DÉBIT : CONSTANT OU VARIABLE? DÉBIT CONSTANT PRODUCTION ECS DÉCENTRALISÉE DÉBIT VARIABLE PRODUCTION ECS DÉCENTRALISÉE Consommation d énergie plus basse par la pompe Température du retour plus basse Chaudière à gaz à condensation Énergies renouvelables Perte de chaleur plus basse Moins de production de calcaire dans l échangeur

12 SYSTÈME DÉBIT VARIABLE SOLUTION IDÉALE Fin des colonnes montantes Dimensions tuyauterie Type de sous-station Type de pompe Type de chaudière

13 SOUS-STATIONS FONCTIONNEMENT SÉRIE SATK

14 SOUS-STATIONS SATK CARACTÉRISTIQUES // FONCTIONS 1 Régler la température du CC et de ECS 2 Réglage du CC et l ECS 3 Lecture température du CC et de l ECS via écran 4 État appareil (par LED) 5 Diagnostic d erreurs via code sur l écran

15 SOUS-STATIONS SATK FONCTIONS RÉGULATEUR ÉLECTRONIQUE EAU CHAUDE SANITAIRE 1. Prévention légionelle / désinfection thermique Plage de temp. ECS : 42 C 60 C 2. Température constante ECS Débit de puissance entre 2,5 et 18 l/min 3. Confort maximal avec échangeur à température constante CHAUFFAGE CENTRAL 1. Choix entre température haute (radiateur) ou basse (chauffage par le sol) 2. Régulation modulante (Δt plus élevé) 3. Réglage par thermostat d ambiance à choix

16 SOUS-STATIONS SATK CHOISSIR L UNITÉ APPROPRIÉE CHAUFFAGE URBAIN / HAUTE PRESSION STATIQUE SATK HE SATK HE SATK HE 18 L/MIN 27 L/MIN CHAUFFE-EAU CC haute temp. modulation CC incl. CC basse temp. modulation CC incl. CC haute temp. modulation CC incl. CC basse temp. modulation CC incl. CC haute temp. modulation CC incl. CC basse temp. modulation CC incl.

17 SOUS-STATIONS SATK CHOISSIR L UNITÉ APPROPRIÉE CHAUFFAGE CENTRALISÉ / PRESSION STATIQUE BASSE SATK SATK SATK HE SATK HE SATK DPCC SATK HE CHAUFFE-EAU 18 L/MIN 27 L/MIN 18 L/MIN 18 L/MIN 18 L/MIN CC haute temp. ON/OFF CC haute temp. ON/OFF CC haute temp. modulation CC incl. CC haute temp. modulation CC incl. CC haute temp. ON/OFF CC haute temp. modulation CC incl. Réglage CC haute temp. mécanique modulation CC incl.

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21 DIAGRAMMES DE PERFORMANCES Production sanitaire à 48 C série SATK20.03HE, SATK20303, SATK30103HE

22 DIAGRAMMES DE PERFORMANCES Production sanitaire à 48 C SATK20305, SATK30105HE

23 FACTEUR DE SIMULTANÉITÉ PRINCIPE G ECS,T = Débit total ECS G ECS,G = Débit de simulanéité ECS G CC = CC débit G CC = 0,33 m 3 /h G douche = 0,15 l/s G G = a(σ G T ) b c DIN :2012 Paramètres Type a b c Maison 1,48 0,19 0,94 Woonfaciliteiten, maison de retraite 1,48 0,19 0,94 Maison de repos, hôpital 0,75 0,44 0,18 Hôtel 0,70 0,48 0,13 Ecole 0,91 0,31 0,38 Bâtiments administratives 0,91 0,31 0,38 G ECS,T = 0,22 l/s G ECS,G = 0,17 l/s G ECS,G = 0,6 m 3 /h G cuisine = 0,07 l/s G G = a(σ G T ) b c (DIN :2012) Source : Hysopt, Workshop Verwarmingshydraulica van A tot Z, 22/09/2016

24 NORME DIN :2012 Mesures: débits de pointe par taille d immeuble Source : CSTC, Après-midi d'étude «Dimensionnement d'installations de distribution d'eau dans les bâtiments», 23/06/2016

25 NORME DIN :2012 Dimensionnement. Utilisation du tableau de valeurs par défaut. * Le débit indiqué est valable aussi bien pour le raccordement d eau froide que pour le raccordement d eau chaude. Les valeurs indiquées dans ce tableau ne peuvent être utilisées que sous certaines conditions qui y sont précisées.

26 FACTEUR DE SIMULTANÉITÉ PROPAGATION DES DEBITS POUR CC ET ECS Débit de conception dans le circuit CC CC à somme des débits ECS à simultanéité Sélection conduites à débit maximal

27 FACTEUR DE SIMULTANÉITÉ PROPAGATION DES DEBITS POUR CC ET ECS

28 DIMENSIONNEMENT

29 DIMENSIONNEMENT PUISSANCE ECS PRODUITE DANS TAMPON CENTRAL tampon nécessaire Puissance CC < Puissance ECS pas de tampon nécessaire Puissance CC > Puissance ECS

30 DIMENSIONNEMENT BALLON TAMPON : EXEMPLE DE CALCULS à PAS DE NORMES, BEAUCOUP DE METHODES APPROMIXIMATIVES Puissance à stocker : P = G * ρ * c * T P W * G = = 3600s m3 = 0,89 ρ * c * T 998 kg * 4186 J h * 41K m 3 kg.k V ballon = G * t puisage V ballon = 0,89 m 3 h * 0,5h = 0,445 m3 Source : Hysopt, Workshop Verwarmingshydraulica van A tot Z, 22/09/2016

31 CHAUFFAGE CENTRALISÉÉ CHAUDIÈRE À CONDENSATION : TYPE DE CHAUDIÈRE Chaudière à grand contenu d eau

32 CHAUFFAGE CENTRALISÉ CHAUDIÈRE À CONDENSATION : TYPE DE CHAUDIÈRE Cascade de chaudières murales (pompes intégrées)

33 CHAUFFAGE CENTRALISÉ CHAUDIÈRE À CONDENSATION : TYPE DE CHAUDIÈRE Cascade de chaudières murales sans pompe

34 CHAUFFAGE CENTRALISÉ TYPE DE POMPE

35 CHAUFFAGE CENTRALISÉ SCHÉMA D APPLICATION

36 CHAUFFAGE CENTRALISÉ ÉQUILIBRAGE à SOLUTION

37 CHAUFFAGE CENTRALISÉ RÉGULATEUR DE PRESSION DIFFÉRENTIELLE ART

38 CHAUFFAGE CENTRALISÉ ÉQUILIBRAGE SATK DPCC

39 ÉQUILIBRAGE

40 THÉORIE DE BASE ÉQUILIBRAGE VALEUR KV VALEUR KVS Conductivité de la valve : valeur KV Inverse de la résistance Indique le débit qui produit une pression différentielle de 100 kpa (1 bar) Indiqué en m 3 /h Temp. de l eau: entre 5 C et 40 C (en général : C) Cas spécial de valeur Kv Indique le débit qui produit une pression différentielle de 100 kpa (1 bar) avec une vanne entièrement ouverte Indiqué en m 3 /h Temp. de l eau: entre 5 C et 40 C (en général : C) G = [m 3 /h] Δp =[bar] Kvs = [m 3 /h] Débit Pression différentielle Caractéristiques hydrauliques de soupape

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43 THÉORIE DE BASE ÉQUILIBRAGE D UNE INSTALLATION AVEC RADIATEURS // VALEUR KV

44 THÉORIE DE BASE ÉQUILIBRAGE D UNE INSTALLATION AVEC RADIATEURS // COURBE CIRCUIT

45 THÉORIE DE BASE ÉQUILIBRAGE D UNE INSTALLATION AVEC RADIATEURS // CARACTÉRISTIQUE DE LA VANNE Comportement linéairé si Δp vanne = constant radiateur vanne de réglage vanne de réglage / radiateur

46 THÉORIE DE BASE ÉQUILIBRAGE D UNE INSTALLATION AVEC RADIATEURS // CARACTÉRISTIQUE DE LA VANNE Comportement linéairé si Δp pompe = constant autorité de la vanne β et p vanne constant (réaction débit sur comportement de la vanne) p pompe = p reste + p vanne supposant: vanne se ferme, débit réduit c te

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48 THÉORIE DE BASE DONNÉES DE LA POMPE // POINT DE FONCTIONNEMENT

49 THÉORIE DE BASE DONNÉES DE LA POMPE // POINT DE FONCTIONNEMENT Fermeture vanne Ouverture vanne de A vers C Fermeture de la vanne (Kv 1 < Kv) de A vers B Ouverture de la vanne (Kv 2 > Kv )

50 THÉORIE DE BASE DONNÉES DE LA POMPE // POMPE À RÉGLAGE DE VITESSE

51 THÉORIE DE BASE DONNÉES DE LA POMPE // CARACTÉRISTIQUES POMPE À RÉGLAGE DE VITESSE Régulation de la pression différentielle automatique en mode Δp-c (mode pression constante) n max n regel n regel n regel n regel 2 1. Pompe à vitesse réglable mise à la hauteur manométrique calculée / plein charge (point 1). Hauteur manométrique H [m] H 1 H 2 n regel Le module électronique mesure la différence de pression entre la hauteur calculée (point 1) et la hauteur manométrique actuelle (point 2). 3. La régulation de la pompe réduit la vitesse et amène la hauteur manométrique vers la hauteur manométrique calculée (point 3). débit V [m³/h] V 2 V 1

52 CIRCUIT NON-ÉQUILIBRÉ CAUSE DE PERTE DE PRESSION 8 CIRCUITS SÉCONDAIRE (Ventilo)convecteur débit nominal G 330 l/h Perte de pression produite à débit nominal ΔP 1500 Pa Longueur des conduites montantes raccordements (ventilo)convecteurs l 4 m Coudes entre les conduites montantes et les (ventilo)convecteurs nr. 2 (90 )

53 CIRCUIT NON-ÉQUILIBRÉ CAUSE DE PERTE DE PRESSION 8 CIRCUITS SÉCONDAIRE Conduites h Pa Raccords z Pa Émission k Pa TOTAL h Pa = 3,25 kpa

54 CIRCUIT NON-ÉQUILIBRÉ CAUSE DE PERTE DE PRESSION SECTION DE CONDUITE MONTANTE 8-7 Conduites h Pa Raccords z Pa TOTAL P Pa CIRCUIT SÉCONDAIRE 7 H Pa PERTE DE PRESSION P 8-7 H Pa 3594 Pa = 3,59 kpa

55 CIRCUIT NON-ÉQUILIBRÉ CAUSE DE PERTE DE PRESSION CIRCUIT SÉCONDAIRE 7 G 7 H 7 G 8 H 8 = débit équilibré = nouvelle perte de pression du circuit = débit à équilibrer = perte de pression du circuit à équilibrer Débit G 7-8 Débit 8 G l/h Débit 7 G l/h TOTAL G l/h

56 CIRCUIT NON-ÉQUILIBRÉ CAUSE DE PERTE DE PRESSION SECTION DE CONDUITE MONTANTE 7-6 Perte de pression P 7-8 Conduite h Pa Raccords z Pa TOTAL P Pa = 1,37 kpa CIRCUIT SÉCONDAIRE 6 H Pa PERTE DE CHARGE P 7-6 H Pa 4940 Pa = 4,94 kpa

57 CIRCUIT ÉQUILIBRÉ SOLUTION PERTE DE CHARGE PLEINE CHARGE

58 CIRCUIT ÉQUILIBRÉ SOLUTION PERTE DE CHARGE : VANNE D ÉQUILIBRAGE OUVERTURE CALIBRÉE PLEINE CHARGE (Ventilo)convecteur débit nominal G 330 l/h Perte de pression caussée à débit nominal ΔP 1500 Pa Longueur des conduites montantes raccordements (ventilo)convecteurs l 4 m Coudes entre conduites montantes et (ventilo)convecteurs nr. 2 (90 ) CALCULATION DÉBIT G 8 = 330 l/h Ø 8 = ½ V 8 = 0,44 m/s G 7 = 330 l/h Ø 7 = ½ V 7 = 0,44 m/s G 6 = 330 l/h Ø 6 = ½ V 6 = 0,44 m/s G 5 = 330 l/h Ø 5 = ½ V 5 = 0,44 m/s G 4 = 330 l/h Ø 4 = ½ V 4 = 0,44 m/s G 3 = 330 l/h Ø 3 = ½ V 3 = 0,44 m/s G 2 = 330 l/h Ø 2 = ½ V 2 = 0,44 m/s G 1 = 330 l/h Ø 1 = ½ V 1 = 0,44 m/s G 8-7 = 330 l/h Ø 8-7 = ¾ G 7-6 = 660 l/h Ø 7-6 = ¾ G 6-5 = 990 l/h Ø 6-5 = 1 G 5-4 = 1320 l/h Ø 5-4 = 1 ¼ G 4-3 = 1650 l/h Ø 4-3 = 1 ¼ G 3-2 = 1650 l/h Ø 3-2 = 1 ¼ G 2-1 = 1980 l/h Ø 2-1 = 1 ¼ G 1-0 = 2310 l/h Ø 1-0 = 1 ½

59 CIRCUIT ÉQUILIBRÉ SOLUTION PERTE DE CHARGE : VANNE D ÉQUILIBRAGE OUVERTURE CALIBRÉE CIRCUIT SÉCONDAIRE 8 Conduites h Pa Raccords z Pa Émission k Pa Vanne d équilibrage P v Pa TOTAL h Pa = 4,36 kpa

60 CIRCUIT ÉQUILIBRÉ SOLUTION PERTE DE CHARGE : VANNE D ÉQUILIBRAGE OUVERTURE CALIBRÉE CIRCUIT SÉCONDAIRE 8 Vanne d équilibrage complètement ouverte POSITION 6

61 CIRCUIT ÉQUILIBRÉ SOLUTION PERTE DE CHARGE : VANNE D ÉQUILIBRAGE OUVERTURE CALIBRÉE SECTION DE CONDUITE MONTANTE 8-7 Débit G 8-7 = G 8 = 333 l/h Conduite h kpa Raccords z kpa TOTAL P kpa

62 CIRCUIT ÉQUILIBRÉ SOLUTION PERTE DE CHARGE : VANNE D ÉQUILIBRAGE OUVERTURE CALIBRÉE CIRCUIT SÉCONDAIRE Pa Perte de charge H 8 P 8-7 H 7 EFF 4360 Pa 344 Pa 4704 Pa = 4,70 kpa Position de réglage H 7EFF H 8 P REG.VENT 4704 Pa 3250 Pa 1454 Pa = 1,45 kpa

63 CIRCUIT ÉQUILIBRÉ SOLUTION PERTE DE CHARGE : VANNE D ÉQUILIBRAGE OUVERTURE CALIBRÉE CIRCUIT SÉCONDAIRE 7 Vanne d équilibrage POSITION 4.5

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65 équilibrage // composants Vanne d'équilibrage avec débitmètre série 132 équilibrage statique Vanne d'équilibrage avec venturi série 130 Vanne d'équilibrage avec raccordement à brides série 130 Vanne de régulation indépendante de la pression Flomatic série 145 équilibrage dynamique série Stabilisateur automatique de débit Autoflow série 127 série série 103 Régulateur de pression différentielle série 140 réglage p Vanne avec prérégulation série 142 Soupape différentielle série 519

66 équilibrage // applications équilibrage équilibrage dynamique réglage P statique Solar Géothermie série 130 série 132 série 120 / 121 /125 / 126 série 145 Flomatic / 107 / 103 Autoflow série 140 série 142 série 519 Eau potable Radiateurs Chauffage par le sol Sous-station Plafonds refroidiss. Aérotherme Panneaux à rayonn. Convecteur Groupe d air Cascade

67 équilibrage // applications RADIATEURS

68 équilibrage // applications RADIATEURS

69 équilibrage // applications CHAUFFAGE PAR LE SOL

70 équilibrage // applications CHAUFFAGE PAR LE SOL

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