Comment faire un calcul d'un plancher chaud en utilisant l'exemple d'un système d'eau

L'efficacité d'un sol chaud est influencée par de nombreux facteurs. Sans les prendre en compte, même si le système est correctement monté et que les matériaux les plus modernes sont utilisés pour son installation, l'efficacité énergétique réelle ne sera pas à la hauteur des attentes.

Pour cette raison, les travaux d'installation doivent être précédés d'un calcul compétent du sol chaud, et ce n'est qu'alors qu'un bon résultat peut être garanti.

Concevoir un système de chauffage n'est pas bon marché, de nombreux artisans de la maison font leurs propres calculs. D'accord, l'idée de réduire le coût de l'organisation d'un plancher chaud semble très tentante.

Nous vous dirons comment créer un projet, quels critères prendre en compte lors du choix des paramètres du système de chauffage et rédiger une procédure de calcul étape par étape. Pour plus de clarté, nous avons préparé un exemple de calcul d'un sol chaud.

Les données initiales pour le calcul

Dans un premier temps, un plan de travail de conception et d'installation correctement planifié soulagera les surprises et les problèmes désagréables à l'avenir.

Lors du calcul d'un sol chaud, il est nécessaire de partir des données suivantes:

• matériau du mur et caractéristiques de conception;
• la taille de la pièce dans le plan;
• type de finition;
• conception des portes, fenêtres et leur placement;
• disposition des éléments structuraux dans le plan.

Pour réaliser une conception compétente, il est nécessaire de prendre en compte le régime de température établi et la possibilité de son réglage.

Pour un calcul approximatif, on suppose que 1 m² Le système de chauffage doit compenser la perte de chaleur de 1 kW. Si un circuit de chauffage de l'eau est utilisé en complément du système principal, il ne doit couvrir qu'une partie des pertes de chaleur

Il existe des recommandations sur la température au sol, offrant un séjour confortable dans les chambres à des fins diverses:

• 29 ° C - espace de vie;
• 33 ° C- bain, chambres avec piscine et autres avec indicateur d'humidité élevé;
• 35 ° C - zones froides (aux portes d'entrée, murs extérieurs, etc.).

Le dépassement de ces valeurs entraîne une surchauffe du système lui-même et du revêtement de finition avec des dommages inévitables ultérieurs sur le matériau.

Après des calculs préliminaires, vous pouvez choisir la température du caloporteur qui est optimale pour les sensations personnelles, déterminer la charge sur le circuit de chauffage et acheter un équipement de pompage qui fait parfaitement face à la stimulation du mouvement du liquide de refroidissement. Il est sélectionné avec une marge de débit de liquide de refroidissement de 20%.

Il faut beaucoup de temps pour chauffer des chapes d'une capacité supérieure à 7 cm. Par conséquent, lors de l'installation de systèmes d'eau, ils essaient de ne pas dépasser la limite spécifiée. La céramique pour sols est considérée comme le revêtement le plus approprié pour les planchers d'eau. Le chauffage par le sol ne tient pas sous le parquet en raison de sa conductivité thermique ultra-faible.

Au stade de la conception, il convient de décider si le chauffage au sol sera le principal fournisseur de chaleur ou s'il sera utilisé uniquement en complément de la branche de chauffage par radiateurs. La part des pertes d'énergie thermique qu'il doit compenser en dépend. Elle peut aller de 30% à 60% avec des variations.

Le temps de chauffage du plancher d'eau dépend de l'épaisseur des éléments inclus dans la chape. L'eau comme liquide de refroidissement est très efficace, mais le système lui-même est difficile à installer.

Détermination des paramètres d'un sol chaud

Le but du calcul est d'obtenir l'amplitude de la charge thermique. Le résultat de ce calcul affecte les prochaines étapes franchies. À leur tour, la température moyenne d'hiver dans une région spécifique, la température estimée à l'intérieur des pièces et le coefficient de transfert de chaleur du plafond, des murs, des fenêtres et des portes affectent la charge thermique.

La cause de la perte de chaleur est les murs, les fenêtres et les portes mal isolés de la maison. Le plus grand pourcentage de chaleur sort par le système de ventilation et le toit (+)

Le résultat final des calculs avant dispositif de chauffage au sol le type d'eau dépendra de la disponibilité d'appareils de chauffage supplémentaires, y compris la dissipation thermique des personnes vivant dans la maison et des animaux domestiques. Assurez-vous de prendre en compte le calcul de la présence d'infiltration.

L'un des paramètres importants est la configuration des pièces, vous avez donc besoin d'un plan d'étage de la maison et des sections correspondantes.

Méthode de calcul de la perte de chaleur

En définissant ce paramètre, vous découvrirez la quantité de chaleur que le sol doit générer pour le bien-être des personnes dans la pièce, vous pouvez récupérer la chaudière, la pompe et le sol en fonction de la puissance. En d'autres termes: la chaleur dégagée par les circuits de chauffage devrait compenser la perte de chaleur du bâtiment.

La relation entre ces deux paramètres s'exprime par la formule:

Mp = 1,2 x Qoù

• Mp - puissance de boucle requise;
• Q - perte de chaleur.

Pour déterminer le deuxième indicateur, des mesures et des calculs de la superficie des fenêtres, des portes, des planchers et des murs extérieurs sont établis. Le plancher étant chauffé, la surface de cette structure d'enceinte n'est pas prise en compte. Les mesures sont faites à l'extérieur avec la capture des coins du bâtiment.

Le calcul tiendra compte à la fois de l'épaisseur et du coefficient de conductivité thermique de chacune des structures. Valeurs normatives coefficient de conductivité thermique (λ) pour les matériaux les plus couramment utilisés peuvent être tirés du tableau.

Dans le tableau, vous pouvez prendre la valeur du coefficient pour le calcul. Il est important de connaître la valeur de la résistance thermique du matériau auprès du fournisseur si les fenêtres sont en métal-plastique (+)

Le calcul de la perte de chaleur est effectué séparément pour chaque élément du bâtiment, en utilisant la formule:

Q = 1 / R * (tv-tn) * S x (1 + ∑b)où

• R - résistance thermique du matériau dont est constituée la structure d'enceinte;
• S - aire de l'élément structurel;
• tv et tn - la température est respectivement interne et externe, tandis que le deuxième indicateur est pris à la valeur la plus basse;
• b - déperditions calorifiques supplémentaires liées à l'orientation du bâtiment par rapport aux points cardinaux.

L'indice de résistance thermique (R) est trouvé en divisant l'épaisseur de la structure par le coefficient de conductivité thermique du matériau à partir duquel elle est réalisée.

La valeur du coefficient b dépend de l'orientation de la maison:

• 0,1 - nord, nord-ouest ou nord-est;
• 0,05 - ouest, sud-est;
• 0 - sud, sud-ouest.

Si vous considérez la question sur n'importe quel exemple de calcul d'un chauffage au sol, cela devient plus compréhensible.

Exemple de calcul concret

Disons que les murs de la maison de résidence non permanente, d'une épaisseur de 20 cm, sont constitués de blocs de béton cellulaire. La superficie totale des murs d'enceinte moins les ouvertures des fenêtres et des portes est de 60 m². La température extérieure est de -25 ° С, interne + 20 ° С, la construction est orientée au sud-est.

Étant donné que la conductivité thermique des blocs est λ = 0,3 W / (m ° * C), nous pouvons calculer la perte de chaleur à travers les murs: R = 0,2 / 0,3 = 0,67 m² ° C / W.

Une perte de chaleur est également observée à travers la couche de stuc. Si son épaisseur est de 20 mm, alors Rpcs. = 0,02 / 0,3 = 0,07 m² ° C / W. La somme de ces deux indicateurs donnera la valeur de la perte de chaleur à travers les murs: 0,67 + 0,07 = 0,74 m² ° C / W.

En ayant toutes les données initiales, remplacez-les dans la formule et obtenez la perte de chaleur de la pièce avec de tels murs: Q = 1 / 0,74 * (20 - (-25)) * 60 * (1 + 0,05) = 3831,08 W.

De la même manière, les pertes de chaleur sont calculées à travers les structures d'enceinte restantes: fenêtres, portes et toitures.

La chaleur fournie par les circuits de chauffage peut ne pas être suffisante pour chauffer l'air à l'intérieur de la maison à la valeur souhaitée si leur puissance est sous-estimée. Avec une puissance excessive, il y aura un débordement de liquide de refroidissement

Pour déterminer la perte de chaleur à travers le plafond, prendre sa résistance thermique égale à la valeur du type d'isolation prévu ou existant: R = 0,18 / 0,041 = 4,39 m² ° C / W.

La surface au plafond est identique à la surface au sol et est de 70 m². En substituant ces valeurs dans la formule, la perte de chaleur est obtenue grâce à la structure d'enveloppe supérieure: la sueur Q. = 1 / 4,39 * (20 - (-25)) * 70 * (1 + 0,05) = 753,42 W.

Pour déterminer la perte de chaleur à travers la surface des fenêtres, vous devez calculer leur surface. S'il y a 4 fenêtres d'une largeur de 1,5 m et d'une hauteur de 1,4 m, leur surface totale sera: 4 * 1,5 * 1,4 = 8,4 m².

Si le fabricant indique séparément la résistance thermique de la fenêtre et du profilé à double vitrage - 0,5 et 0,56 m² ° C / W, respectivement, alors Rokon = 0,5 * 90 + 0,56 * 10) / 100 = 0,56 m² ° C / Mar Ici, 90 et 10 sont les parts attribuables à chaque élément de fenêtre.

Sur la base des données obtenues, d'autres calculs se poursuivent: fenêtre Q = 1 / 0,56 * (20 - (-25)) * 8,4 * (1 + 0,05) = 708,75 watts.

La porte extérieure a une superficie de 0,95 * 2,04 = 1,938 m². Puis Rdv. = 0,06 / 0,14 = 0,43 m² ° C / W. Q dv. = 1 / 0,43 * (20 - (-25)) * 1,938 * (1 + 0,05) = 212,95 W.

Comme les portes extérieures s'ouvrent fréquemment, beaucoup de chaleur est perdue à travers elles. Par conséquent, il est important d'assurer leur fermeture étanche

En conséquence, les pertes de chaleur seront: Q = 3831,08 +753,42 + 708,75 + 212,95 + 7406,25 = W.

10% supplémentaires pour l'infiltration d'air sont ajoutés à ce résultat, puis Q = 7406,25 + 740,6 = 8146,85 watts.

Vous pouvez maintenant déterminer la puissance thermique du sol: Mp = 1, * 8146,85 = 9776,22 W ou 9,8 kW.

La chaleur nécessaire pour chauffer l'air

Si la maison équipé d'un système de ventilation, alors une partie de la chaleur générée par la source devrait être dépensée pour chauffer l'air provenant de l'extérieur.

Pour le calcul, appliquez la formule:

Qc. = c * m * (tv - tn)où

• c = 0,28 kg⁰С et désigne la capacité thermique de la masse d'air;
• m Le symbole indique le débit massique d'air extérieur en kg.

Le dernier paramètre est obtenu en multipliant le volume total d'air égal au volume de toutes les pièces, à condition que l'air soit mis à jour toutes les heures par une densité qui varie en fonction de la température.

Le graphique montre la dépendance de la densité de l'air à sa température.Les données sont nécessaires pour calculer la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer la masse d'air entrant dans la maison en raison de la ventilation forcée (+)

Si le bâtiment entre 400 m³/ h, puis m = 400 * 1,422 = 568,8 kg / h. Qc. = 0,28 * 568,8 * 45 = 7166,88 watts.

Dans ce cas, la puissance thermique requise du sol augmentera considérablement.

Calcul du nombre requis de tuyaux

Pour le dispositif du plancher avec chauffage à eau, différent méthodes de pose de tuyauxcaractérisés par leur forme: un serpent de trois espèces - le serpent réel, angulaire, double et escargot. Dans un circuit monté, une combinaison de différentes formes peut être trouvée. Parfois, un escargot est choisi pour la zone centrale du sol et l'une des espèces de serpents est sélectionnée pour les bords.

«Snail» est un choix rationnel pour les grandes pièces à géométrie simple. Dans les pièces très allongées ou de forme complexe, il vaut mieux utiliser un "serpent" (+)

La distance entre les tuyaux est appelée le pas. Lors du choix de ce paramètre, deux exigences doivent être remplies: le pied du pied ne doit pas ressentir la différence de température dans les zones individuelles du sol et les tuyaux doivent être utilisés aussi efficacement que possible.

Pour les zones limites du sol, un pas de 100 mm est recommandé. Dans d'autres domaines, vous pouvez faire un choix de pas dans la plage de 150 à 300 mm.

L'isolation du sol est importante. Au rez-de-chaussée, son épaisseur doit atteindre au moins 100 mm. À cet effet, de la laine minérale ou de la mousse de polystyrène extrudé est utilisée.

Pour calculer la longueur du tuyau, il existe une formule simple:

L = S / N * 1,1où

• S - zone du contour;
• N - étape de pose;
• 1,1 - marge de pliage 10%.

À la valeur finale, ajoutez un morceau de tuyau posé du collecteur au câblage du circuit chaud à la fois au retour et au départ.

Exemple de calcul.

Valeurs initiales:

• la région - 10 m²;
• distance du collecteur - 6 m;
• pas de pose - 0,15 m.

La solution au problème est simple: 10 / 0,15 * 1,1 + (6 * 2) = 85,3 m.

En utilisant des tuyaux métal-plastique jusqu'à 100 m de long, choisissez le plus souvent un diamètre de 16 ou 20 mm. Avec une longueur de tuyau de 120 à 125 m, sa section doit être de 20 mm².

La conception à circuit unique ne convient qu'aux pièces de petite taille. Le sol dans les grandes pièces est divisé en plusieurs circuits dans un rapport de 1: 2 - la longueur de la structure doit dépasser la largeur de 2 fois.

La valeur précédemment calculée est la longueur tuyaux pour le sol en général. Cependant, pour compléter l'image, vous devez mettre en évidence la longueur d'un contour séparé.

Ce paramètre est affecté par la résistance hydraulique du circuit, déterminée par le diamètre des tuyaux sélectionnés et le volume d'eau fourni par unité de temps. Si ces facteurs sont négligés, la perte de pression sera si importante qu'aucune pompe ne fera circuler le liquide de refroidissement.

Détermination du débit du tuyau en fonction de l'étape de pose sélectionnée

Contours de même longueur - c'est un cas idéal, mais rarement rencontré dans la pratique, car la surface des locaux à des fins différentes est très différente et il n'est tout simplement pas pratique de ramener la longueur des contours à une valeur. Les professionnels permettent une différence de longueur de tuyau de 30 à 40%.

La valeur du diamètre du collecteur et le débit de l'unité de mélange déterminent le nombre autorisé de boucles qui y sont connectées. Dans le passeport de l'unité de mélange, vous pouvez toujours trouver la valeur de la charge thermique pour laquelle il est conçu.

Supposons le rapport de bande passante (Kvs) est de 2,23 m³/ h Avec ce coefficient, certains modèles de pompes peuvent supporter une charge de 10 à 15 watts.

Pour déterminer le nombre de circuits, vous devez calculer la charge thermique de chacun. Si la surface occupée par le plancher chauffant est de 10 m² et le transfert de chaleur de 1 m², alors l'indicateur Kvs est de 80 watts, puis 10 * 80 = 800 watts. Cela signifie que l'unité de mélange pourra fournir 15 000/800 = 18,8 pièces ou circuits d'une superficie de 10 m².

Ces indicateurs sont maximaux, et ils ne peuvent être appliqués que théoriquement, mais en réalité, le chiffre doit être réduit d'au moins 2, puis 18 - 2 = 16 contours.

Besoin de sélection unité de mélange (collecteur) voir s'il a tant de conclusions.

Vérification de l'exactitude de la sélection du diamètre des tuyaux

Pour vérifier si la section de tuyau a été correctement sélectionnée, vous pouvez utiliser la formule:

υ = 4 * Q * 10ᶾ / n * d²

Lorsque la vitesse correspond à la valeur trouvée, la section de tuyau est correctement sélectionnée. Les documents réglementaires autorisent une vitesse maximale de 3 m / s. avec un diamètre allant jusqu'à 0,25 m, mais la valeur optimale est de 0,8 m / s., car avec une augmentation de sa valeur, l'effet de bruit dans la canalisation augmente.

Des informations supplémentaires sur le calcul des tuyaux de chauffage par le sol sont données dans cet article.

Nous calculons la pompe de circulation

Pour que le système soit économique, vous avez besoin ramasser la pompe de circulationfournissant la pression nécessaire et le débit optimal dans les circuits. Dans les passeports des pompes, indiquez généralement la pression dans le circuit de la plus longue longueur et le débit total du liquide de refroidissement dans toutes les boucles.

La pression est influencée par les pertes hydrauliques:

∆ h = L * Q² / k1où

• L - la longueur du contour;
• Q - consommation d'eau l / s;
• k1 - coefficient caractérisant les pertes dans le système, l'indicateur peut être repris des tables de référence hydrauliques ou du passeport de l'équipement.

Connaissant la pression, calculez le débit dans le système:

Q = k * √Hoù

k Est le coefficient de débit. Les professionnels acceptent la consommation pour chaque 10 m² de la maison dans la plage de 0,3-0,4 l / s.

Parmi les composants d'un plancher d'eau chaude, un rôle particulier est attribué à la pompe de circulation. Seule une unité dont la puissance est supérieure de 20% au débit réel du liquide de refroidissement peut vaincre la résistance dans les tuyaux

Les chiffres relatifs à la pression et aux débits indiqués dans le passeport ne peuvent pas être pris au pied de la lettre - c'est le maximum, mais en fait ils sont influencés par la longueur et la géométrie du réseau. Si la pression est trop élevée, réduisez la longueur du circuit ou augmentez le diamètre des tuyaux.

Conseils pour choisir l'épaisseur de la chape

Dans les répertoires, vous pouvez trouver des informations indiquant que l'épaisseur minimale de la chape est de 30 mm. Lorsque la pièce est assez haute, un radiateur est placé sous la chape, ce qui augmente l'efficacité d'utilisation de la chaleur dégagée par le circuit de chauffage.

Le matériau de substrat le plus populaire est mousse de polystyrène extrudé. Sa résistance au transfert de chaleur est nettement inférieure à celle du béton.

Lors de l'installation des chapes, afin d'équilibrer l'expansion linéaire du béton, le périmètre de la pièce est formé avec un ruban amortisseur. Il est important de bien choisir son épaisseur. Les experts conseillent qu'avec une surface ne dépassant pas 100 m², disposer une couche compensatrice de 5 mm.

Si la surface est plus grande en raison d'une longueur supérieure à 10 m, l'épaisseur est calculée par la formule:

b = 0,55 * Loù

L - c'est la longueur de la pièce en m.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

À propos du calcul et de l'installation d'un plancher hydraulique chaud, cette séquence vidéo:

La vidéo fournit des recommandations pratiques pour la pose du sol. Les informations aideront à éviter les erreurs que les amoureux font habituellement:

Le calcul permet de concevoir un système "plancher chaud" avec des performances optimales. Il est permis d'installer le chauffage en utilisant les données et les recommandations du passeport.

Cela fonctionnera, mais les professionnels conseillent tout de même de consacrer du temps au calcul, pour qu'au final le système consomme moins d'énergie.

Avez-vous de l'expérience dans le calcul d'un plancher chaud et la préparation d'un projet de circuit de chauffage? Ou vous avez des questions sur le sujet? Veuillez partager votre opinion et laisser des commentaires.