Objectif : Il s agit d identifier et de selectionner un type d émetteurs On donne : Un dossier ressource définissant : o Le rôle des radiateurs o Les différents types de radiateurs o Les règles de pose d un radiateur o Les équipements et raccordement d un radiateur o Dimensionnement d un radiateur o Le diamètre de raccordement en fonction du débit d un radiateur On demande : F EXPLIQUER le principe de fonctionnement F IDENTIFIER le domaine d utilisation F IDENTIFIER les composants sur un schéma ou sur une installation F REPERER et NOMMER, à partir d un appareil démonté, d une vue éclatée ou d un schéma de principe, les principales parties de cet appareil et expliquer son fonctionnement. F RECHERCHER, sur une documentation technique, les caractéristiques principales d un composant (puissance, dimensions, limites d utilisation...). F JUSTIFIER le choix d un type d émetteur Radiateurs S.CHENUIL L.P.P. Saint JOSEPH - LYON 7 Page 1 de 14
1. Rôle Ils dissipent dans le local la chaleur nécessaire au maintien de la température ambiante. Cette chaleur sert à compenser les déperditions. 2. Les différents types de radiateurs Radiateurs fonte F Ils sont constitués d éléments assemblés entre eux. F En standard ils sont livrés par blocs de 10 éléments. F On peut aussi avoir des radiateurs assemblés à la demande. Avantages : - l inertie du système liée aux matériaux, - la montée en température s effectue progressivement lors de la remise en service, - la descente en température s effectue progressivement lors de l arrêt du chauffage. Inconvénients : - le poids des radiateurs, - leur encombrement, - l inertie dans le cas de chauffage intermittent avec des périodes d inoccupation. Radiateurs acier Ils sont fabriqués en acier en tôle de 12/10 mm. Ils ont une faible contenance en eau. Ils permettent une mise en température rapide, ils s adaptent aux exigences des régulations modernes. Ils sont esthétiques. Ils ont un bon rapport qualité prix. Généralement ils sont livrés avec leurs accessoires ( vidange et purgeur) et les consoles de pose. Deux types : Panneaux horizontaux ou panneaux verticaux. Radiateurs S.CHENUIL L.P.P. Saint JOSEPH - LYON 7 Page 2 de 14
Radiateurs aluminium Ils sont constitués d éléments assemblés entre eux. Pour adapter leur puissance aux besoins d un local, on sectionne un bloc, ou on rajoute des éléments à un bloc. Le poids des radiateurs est faible. Il faut faire attention aux matériaux utilisés lors du raccordement. Emplacement des radiateurs On les pose : - dans la mesure du possible sous les fenêtres, (et plus particulièrement sous celles possédant une entrée d air neuf) - sur un mur extérieur, - en dernier recours sur les cloisons intérieures. 3. Règles de pose des radiateurs Règles à respecter pour ne pas perturber le fonctionnement du radiateur : - utiliser les consoles prévues par le fabricant, - poser le radiateur à 12 cm du sol ou sur les pieds prévus à cet effet, - ne pas poser le radiateur dans des endroits où les modes de transmission sont diminués (niches, etc..), - le radiateur doit permettre de réchauffer l air neuf. Pour ce faire il est préférable de le placer en allège de fenêtre plutôt que derrière la porte Radiateurs S.CHENUIL L.P.P. Saint JOSEPH - LYON 7 Page 3 de 14
4. Equipement et raccordement des radiateurs Les radiateurs sont équipés : - d un robinet de radiateur simple permettant l isolation du radiateur, - d un coude de réglage permettant l isolation et l équilibrage du radiateur, - d un purgeur, - d un robinet de vidange. Raccordement du même coté - dans le cas ou le radiateur est plus haut que long, - ce système de raccordement dans la plupart des cas permet un gain de temps de façonnage, - les tubes aller et retour sont raccordés du même coté. Raccordement en diagonale : - dans le cas ou le radiateur est plus long que haut, - ce système de raccordement facilite l irrigation du radiateur et améliore l échange, - les tubes aller et retour sont raccordés en diagonale. Radiateurs S.CHENUIL L.P.P. Saint JOSEPH - LYON 7 Page 4 de 14
5. Dimensionnement des radiateurs : Afin de comprendre la démarche de dimensionnement, nous prenons comme exemple deux pièces à Toulouse (144m d altitude), un salon et une chambre, dans lesquels nous souhaitons installer un radiateur à eau chaude dans chacune d elles. Nous souhaitons obtenir des températures de conforts qui sont de 20 C pour le salon et de 18 C pour la chambre. CALCUL DES SURFACES ET VOLUMES Salon : Surface = Longueur x largeur= 6x4 = 24m 2 Volume = Surface x Hauteur sous plafond = 24m2 x 2,80m = 67,2m 3 Chambre : Surface = Longueur x largeur = 5x2,5 = 12,5m 2 Volume = Surface x Hauteur sous plafond = 12,5m2 x 2,80m = 35m 3 Le Choix d un coefficient U bat: a. Des déperditions thermique du local calculés d après la relation suivante : P = Coef U bat x S x t Le coefficient U bat ce choisis en fonction des normes d isolation lors de la construction de la maison. Pour notre exemple nous prendrons un coefficient de 0,8. U bat = 2 pour une maison ancienne sans isolation U bat = 1,5 pour une maison ancienne avec isolation U bat = 1,1 pour une maison d'après 1990 U bat = 0,9 pour une maison RT 2000 U bat = 0,8 pour une maison RT 2005 U bat = 0,6 pour une très bonne isolation U bat = 0,4 pour une maison bioclimatique Radiateurs S.CHENUIL L.P.P. Saint JOSEPH - LYON 7 Page 5 de 14
DETERMINER LES TEMPERATURES AMBIANTES DES PIECES Radiateurs S.CHENUIL L.P.P. Saint JOSEPH - LYON 7 Page 6 de 14
CALCUL DES DEPERDITIONS Rappel de la formule à utiliser pour calculer les déperditions d une pièces ou d une maison entière : Calculs pour notre exemple Salon : Volume = 67,2m3 Température ambiante = 20 C Coef U Bat = 0,8 Températures extérieure de base = -5 C (Toulouse_31) Déperditions Salon = 0,8 x 67,2 x (20 - (-5)) = 1344 Watts Chambre : Volume = 35m3 Température ambiante = 18 C Coef U Bat = 0,8 Températures extérieure de base = -5 C (Toulouse 31) Déperditions Chambre = 0,8 x 35 x (18 - (-5)) = 644 Watts AJOUTER UN COEFFICIENT DE SECURITE Nous prendrons un coefficient de sécurité de 20% pour une installation classique. Déperditions Salon = 1344 Watts + 20% = 1612 Watts Déperditions Chambre = 644 Watts + 20% = 772 Watts Radiateurs S.CHENUIL L.P.P. Saint JOSEPH - LYON 7 Page 7 de 14
b. Choix des régimes de T C d entrée et de sortie du radiateur : Pour choisir un radiateur, Il faut adapter sa taille à la température d'eau fournie par l'équipement, en effet la puissance effective d'un radiateur dépend de la température de l'eau qui y circule. Il existe plusieurs régimes de température: 90/70 (haute température - ancienne chaudière) 80/60 75/65 (basse température - nouvelle chaudière - norme EN 442) 35/27 (très basse température - chauffage surfacique) Selon la norme européenne EN 442, un équipement de chauffage (chaudière, radiateur ou batterie de chauffage) est "dimensionné en régime "75/65". Cela signifie que si on choisit un radiateur de 2 000 W dimensionné en régime 75/65, l'eau entre dans le radiateur à 75 C et qu'elle cède 2 000 W de chaleur pour un local à 20 C, et sort avec une température de 65 C. Radiateurs S.CHENUIL L.P.P. Saint JOSEPH - LYON 7 Page 8 de 14
CHOIX DES RADIATEURS Récapitulons toutes les informations que nous avons obtenues depuis le début Pour le Salon Volume 67,2m 3 Température souhaitée : 20 C Régime de température : 75/65 (Température ALLE 75 C / Température RETOUR 65 C) Puissance du radiateur :1620 Watts T = 50 Pour la chambre Volume 35m 3 Température souhaitée : 18 C Régime de température : 75/65 (Température ALLE 75 C / Température RETOUR 65 C) Puissance du radiateur :780 Watts T = 52 Déterminer les dimensions des radiateurs en fonction des emplacements Il existe plusieurs épaisseurs, hauteurs et longueurs de radiateurs Radiateurs S.CHENUIL L.P.P. Saint JOSEPH - LYON 7 Page 9 de 14
Tableau fournisseur Pour notre exemple nous choisirons des radiateurs à deux panneaux rayonnants (Type 21 S) Pour le Salon et la chambre ou les radiateurs seront sous une fenêtre, nous prendrons un hauteur de 600 mm Radiateurs S.CHENUIL L.P.P. Saint JOSEPH - LYON 7 Page 10 de 14
Pour le Salon T = 50 donc nous trouvons dans le tableau une puissance par éléments de 66 Watts Calculons le nombre d élément nécessaire pour obtenir une puissance de 1620 Watts Nombre d éléments = Puissance à installer / puissance d un élément Nombre d éléments = 1620 W / 66 = 24,55 Nous prendrons 25 éléments (toujours un chiffre paire) : Puissance installée = 25 x 66 =1650 W Pour la chambre T = 52 donc nous trouvons dans le tableau une puissance par éléments de 69,6 Watts Calculons le nombre d élément nécessaire pour obtenir une puissance de 780 Watts Nombre d éléments = Puissance à installer / puissance d un élément Nombre d éléments = 780 W / 69,6 = 11,21 Nous prendrons 12 éléments (toujours un chiffre paire) : Puissance installée = 12 x 69,6 =835,2 W 6. Le diamètre de raccordement en fonction du débit d un radiateur Le débit et la température d eau permet d amener au radiateur la puissance nécessaire au maintien de la température de la pièce. QV du radiateur = puissance installée / ( température x C ) P = Puissance en kw C = chaleur massique de l eau soit 4,18 KJ / K. kg t = (75 C 65 C) = 10 K Pour le Salon Calcul du débit d eau (Q) traversant le radiateur en Litre/Seconde (l/s) : Qm eau = 1,65/(4,18 x 10) = 0,0394 Kg/s = Qv eau =0,0394 l/s Comme la densité de l eau corresponds à 1 donc l on peut dire que 1 kg/s correspond à 1litre/s Pour la chambre Calcul du débit d eau (Q) traversant le radiateur en Litre/Seconde (l/s) : Qm eau = 0,835/(4,18 x 10) = 0,020 Kg/s = Qv eau =0,020 l/s Radiateurs S.CHENUIL L.P.P. Saint JOSEPH - LYON 7 Page 11 de 14
CALCUL DU VOLUME D EAU DU RADIATEUR Pour le Salon Volume d eau du radiateur = Volume d eau d un élément x nombre d éléments Voir tableau fournisseur pour connaitre le volume d eau d un élément. Volume d eau du radiateur = 0,32 x 25 = 8 litres Pour la chambre Volume d eau du radiateur = Volume d eau d un élément x nombre d éléments Voir tableau fournisseur pour connaitre le volume d eau d un élément. Volume d eau du radiateur = 0,32 x 12 = 3,84 litres Les diamètres de raccordement sont fonction du débit traversant le radiateur. Débit de 0 à 90 l/h de 100 à 200 l/h plus de 200 l/h Diamètre Robinetterie 3/8 1/2 3/4 Pour le Salon Nous avons trouvé un débit de 142 l/h donc d après de tableau nous choisirons une robinetterie de 1/2 Pour la chambre Nous avons trouvé un débit de 72 l/h donc d après de tableau nous choisirons une robinetterie de 3/8 Débit de 0 à 90 l/h de 90 à 150 l/h de 150 à 200 l/h Diamètre tube cuivre 12 x 1 14 x 1 16 x 1 Le diamètre des tubes acier sera équivalent au diamètre de la robinetterie Radiateurs S.CHENUIL L.P.P. Saint JOSEPH - LYON 7 Page 12 de 14
Pour le Salon Nous avons trouvé un débit de 142 l/h donc d après de tableau nous choisirons un diamètre d'alimentation de 14 x1 (les raccords seront de 1/2-14) Pour la chambre Nous avons trouvé un débit de 72 l/h donc d après de tableau nous choisirons un diamètre d'alimentation de 12 x 1 (les raccords seront de 3/8-12) DIMENSIONNER LE DIAMETRE DE LA TUYAUTERIE D'ALIMENTATION PRINCIPALE Un radiateur est une masse métallique dont la puissance est variable en fonction de la température et de la quantité d eau qui l irrigue. Pour calculer le débit d eau (Q), nous utiliserons la formule suivante: Q m = Débit massique en Kg/s P = puissance en Kw C = Chaleur spécifique 4,18 KJ/Kg.K T= Différence de température Rappel : Qm = P C. T Nous utilisons de l eau < à 110 C comme fluide caloporteur dans les installation de chauffage, donc nous considérons que la masse volumique est égale à 1 : ρ = Masse du fluide!"# 1000 KG = Volume de référence!"# 1000 L = 1 Donc on peux en déduire 1 Kg correspond à 1 litre, alors 1 Kg/h correspond à 1 Litre/h : Q v = Débit volumique en L/s P = puissance en Kw C = Chaleur spécifique 4,18 KJ/L.K T= Différence de température Qv = P C. T Radiateurs S.CHENUIL L.P.P. Saint JOSEPH - LYON 7 Page 13 de 14
CALCUL DU DEBIT DE LA TUYAUTERIE PRINCIPALE Qv = (1,650 + 0,8352) 4,18 x 10 Qv = 0,059 l/s Qv = 214l/h Qv = 0,214 m! /h Qv = 0,000059 m! /s CALCUL DE LA SECTION ET DIAMETRE DU TUBE Pour calculer la section du tube nous prendrons une vitesse moyenne de 0,5 m/s, et nous utiliserons la formule suivante: Q = Vitesse x Section Q en m3/s Vitesse en m/s Section en m2 d = m ( int du tube) S = Q V S = πd! 4 Calcul de la section du tube principal pour notre exemple salon plus chambre: S = 0,000059 m! /s 0,5 m/s = 0,000118 m! d = (S x 4) π S = (0,0000118 x 4) π = 0,01225 m d = 0,01225 mètre soit 12,25 mm arrondi à 13 mm Nous sélectionnerons un tube de cuivre de 16 x 1 Ou un tube d acier de 1/2" (15-21) Radiateurs S.CHENUIL L.P.P. Saint JOSEPH - LYON 7 Page 14 de 14