Comment concevoir un système de chauffage

Des indications générales simples qui peuvent être utiles à ceux qui veulent voir comment concevoir un système de chauffage de A à Z.

Concevoir un système de chauffage efficace et efficient est un processus qui nécessite une approche stratégique, des connaissances techniques et une compréhension approfondie des besoins de l'environnement et des utilisateurs. Dans un contexte où l’efficacité énergétique et l’optimisation des ressources sont devenues des priorités fondamentales, la conception d’un système de chauffage nécessite un équilibre judicieux entre confort thermique, consommation énergétique et impact environnemental.

Ce guide vise à fournir un aperçu complet des étapes clés impliquées dans le processus de conception d'un système de chauffage, en proposant des lignes directrices et des conseils pratiques pour relever les défis courants et obtenir des résultats de haute qualité. De l'évaluation des besoins thermiques du bâtiment à la sélection des équipements, de la conception du système à sa mise en service, nous explorerons chaque étape avec le souci du détail et la recherche de solutions innovantes.

Il sera essentiel de comprendre les différentes technologies disponibles, des systèmes de chaudières traditionnels aux solutions de chauffage radiant et aux systèmes de pompes à chaleur, en considérant les avantages et les inconvénients de chaque option en fonction du contexte spécifique.

La collaboration avec les professionnels de l'industrie, tels que les ingénieurs thermotechniques et les concepteurs d'installations, est essentielle pour garantir que le projet est conforme aux normes et réglementations de sécurité en vigueur. Cependant, une bonne compréhension des bases de la conception des systèmes de chauffage permettra aux chefs de projet impliqués de participer activement au processus décisionnel et de contribuer de manière significative aux solutions finales.

COMMENT CONCEVOIR UN SYSTÈME DE CHAUFFAGE

Nous rappelons que l'objectif principal dans la conception d'un système de chauffage est d'atteindre un équilibre entre le confort des occupants, l'efficacité énergétique et la durabilité environnementale. À travers ce guide, nous explorerons les stratégies et méthodologies qui vous permettent d’atteindre cet objectif, en facilitant la création d’environnements intérieurs accueillants, efficaces et respectueux de l’environnement.

Avant de plonger dans le détails, Il est important de souligner que la conception d’un système de chauffage nécessite une approche multidisciplinaire et une attention constante à l’innovation et aux meilleures pratiques du secteur. Dans cet esprit, nous invitons les lecteurs à explorer les différents aspects de la conception des systèmes de chauffage et à relever ce défi avec enthousiasme et détermination, afin de créer des environnements confortables et durables pour les générations présentes et futures.

COMMENT CONCEVOIR UN SYSTÈME DE CHAUFFAGE

Des indications générales simples qui peuvent être utiles pour ceux qui ont l'intention de voir comment procéder dans la conception d'un système de chauffage de A à Z.

Le système de chauffage (voir la législation en vigueur) est réalisé sur la base d'un projet élaboré par un ingénieur en chauffage (sauf puissances inférieures à 15 kW), prend en compte les caractéristiques du site, l'exposition, la zone climatique et les besoins personnels de chacun.

Les systèmes de chauffage domestique sont divisés en deux types principaux :

• centralisé
• autonome

Dans cette exposition, les systèmes autonomes seront traités en particulier.

Un système de chauffage est ce complexe d'éléments et d'équipements conçus pour maintenir des valeurs de température supérieures à celles externes dans certains environnements.

Principaux composants d'un schéma typique à usage domestique:

1. générateur de chaleur;
2. pompe de circulation;
3. collecteur de distribution d'eau chaude;
4. collecteur de distribution de retour d'eau chaude;
5. éléments terminaux;
6. vase d'expansion;
7. tuyaux de distribution d'eau chaude;
8. tuyaux de retour d'eau chaude;
9. alimentation électrique et panneau de commande.

Générateurs de chaleur

Les générateurs de chaleur diffèrent les uns des autres par la source d'énergie avec laquelle ils sont alimentés

Principales sources d'énergie:

• Le méthane est le plus utilisé par la majorité des familles italiennes, en raison de sa large distribution et de son faible coût par rapport aux autres carburants.
• Le gaz de pétrole liquéfié (GPL) est principalement utilisé là où le méthane n'atteint pas. Ce n'est pas du tout bon marché.
• Le carburant diesel est encore utilisé dans certains cas particuliers et il n'est pas non plus bon marché.
• Granulés et bois, de plus en plus de gens se tournent vers cette source d'énergie qui offre des économies de fonctionnement considérables même si leur utilisation implique un travail supplémentaire de la part de l'utilisateur (mais voulez-vous dire à quel point il est fascinant de regarder la flamme brûler?) .
• Les pompes à chaleur (conçues comme un climatiseur fonctionnant en cycle inversé), de plus en plus utilisées et dont les coûts d'exploitation sont parmi les plus bas des énergies distribuées.

Dans cette discussion, l'utilisation de pompes à chaleur n'est pas explorée car, pour le même environnement, la conception est faite dans le régime d'été qui reste valable également pour le régime d'hiver. Veuillez vous référer à la section: "Comment concevoir un système de climatisation ».

Remarque: il faut tenir compte du fait que le chauffage par pompe à chaleur fixe des limites: plus les températures extérieures sont basses, la diminution correspondante du rendement proportionnel (plus il fait froid, moins la pompe à chaleur produit).

Le programme suivant analyse le coût d'exploitation de chaque type d'énergie utilisé par rapport au potentiel nécessaire pour l'environnement:

Remarque: il est conseillé de calculer la puissance du générateur de chaleur avant d'utiliser le programme.

Pour calculer la capacité du générateur de chaleur à installer dans un environnement, reportez-vous au programme suivant:

Avec le même programme, il est également possible de calculer les radiateurs et de déterminer leur prix

La dernière ligne indique la valeur en Watts que le générateur de chaleur doit fournir au système (26.484 26,5 W = XNUMX kW).

Les électropompes de circulation

Ils sont nécessaires à la circulation des fluides au sein du circuit hydraulique.

Les systèmes de circulation naturelle (radiateurs) dans lesquels le mouvement de l'eau est causé par des différences de température ne sont plus utilisés depuis des années.

De nos jours, seuls des systèmes de circulation forcée sont utilisés, qui sont réalisés au moyen de pompes de circulation de fluide électrique.

Les pompes de circulation ont pour fonction de surmonter les pertes de charge localisées et réparties. Ce que nous considérerons, ce sont exclusivement des pompes centrifuges.

Une pompe est caractérisée par deux paramètres: le débit et la hauteur qui déterminent son choix.

Le débit est déterminé par les besoins thermiques (énergétiques) du site et par la différence thermique entre les températures d'entrée et de sortie de l'eau.

Alors que les circulateurs (petites pompes de circulation électriques) sont déjà insérés dans presque toutes les chaudières à usage domestique, s'il est nécessaire de faire un calcul précis des pompes électriques, le programme suivant peut être utilisé:

De là, nous obtenons les mètres cubes par heure qui doivent circuler (dans ce cas 2,3 mc / h) dans le circuit pour fournir le kW (thermique) nécessaire et avec le delta t (∆t 10) requis.

En ajoutant le calcul de la tête, il est possible de déterminer la puissance de la pompe à installer.

Pour calculer la charge nécessaire au circuit, on peut la remonter à celle-ci en calculant les pertes de charge réalisées avec les programmes suivants (également valable pour le dimensionnement des tuyaux):

acier

cuivre

Remarque : la somme des pertes de charge localisées doit inclure les pertes autres que celles des canalisations (chaudière, radiateur, convecteur, courbes, etc.). En pratique, avec une vitesse de l'eau d'environ 1,5 m/s, la valeur est de 335 mm environ par unité).

Éléments terminaux

Ils ont pour mission de fournir au local à chauffer l'énergie thermique nécessaire pour satisfaire la charge thermique.

Dans les systèmes de chauffage, les types d'éléments terminaux sont:

• radiateurs;
• ventilo-convecteur;
• panneaux radiants.
• aérothermes

Radiateurs

Les éléments terminaux les plus courants sont les radiateurs (également appelés: radiateurs). Dans la plupart des cas, ils sont alimentés en eau chaude à une température d'entrée d'environ 75 ÷ 85 ° C.

Les radiateurs échangent de la chaleur principalement par rayonnement et dans une moindre mesure par convection.

Ils sont classés selon le matériau dans lequel ils sont constitués: fonte, acier et aluminium.

Ventilo-convecteurs

Ils sont constitués d'un boîtier métallique contenant un serpentin à ailettes généralement en cuivre-aluminium, un filtre et un ventilateur multi-vitesses. Le ventilo-convecteur peut également être utilisé pour le refroidissement d'été.

Radiant

Fabriqué avec de très grandes surfaces qui échangent de la chaleur par rayonnement.

Les plus courants sont les systèmes de plancher rayonnant, avec des tuyaux en plastique placés au-dessus d'une couche de matériau isolant et recouverts par la chape et le sol.

Aérothermes

Composé de batteries de tubes à ailettes pouvant être alimentés par de l'eau chaude ou de la vapeur. Ils sont traversés par des flux d'air déplacés par des ventilateurs et leurs caractéristiques sont un faible coût et un bruit élevé. Ils sont à fort potentiel et adaptés aux environnements industriels.

Vase d'expansion

Le vase d'expansion doit être inséré dans le circuit hydraulique du système d'eau chaude. C'est un dispositif qui sert à absorber la variation de volume d'eau provoquée par l'augmentation de température, et permet le bon fonctionnement d'un système de chauffage dans toutes ses phases de fonctionnement, en évitant les surpressions qui pourraient endommager le système lui-même.

Les vases d'expansion sont divisés en vases ouverts et à membrane.

Pour leur calcul, il est nécessaire de savoir combien de volume d'eau est présent dans le système. Il peut être calculé en accédant au programme suivant:

Pour calculer le vase d'expansion ouvert et fermé, accédez au programme suivant:

Tuyaux de distribution et de retour d'eau chaude

Ils sont généralement en cuivre ou en acier

Le cuivre a une maniabilité et une ouvrabilité marquées (pliage à la main) et la possibilité de trouver également des tubes de diamètres réduits sur le marché. Ils sont presque exclusivement utilisés là où de petits diamètres de tuyauterie sont nécessaires (moins de 20 mm). La possibilité d'adapter les tuyaux en cuivre aux besoins du bâtiment permet une réduction des pièces spéciales. Si nécessaire, il existe des raccords en cuivre et en bronze qui peuvent être soudés au cuivre par brasage.

Pour les tuyaux d'un diamètre supérieur à 20 mm, l'acier est généralement utilisé, ce qui facilite la création de pièces spéciales. Parmi les différents types d'acier, celui sans soudure doit être considéré comme le meilleur à des fins d'ingénierie d'usine. Pour les courbes, les coins et les jonctions, des pièces spéciales spéciales sont sur le marché pour être installées avec filetage ou soudure.

Leur dimensionnement est effectué à l'aide des programmes déjà indiqués ci-dessus:

Dimensionnement des réseaux de canalisations - acier

Dimensionnement des réseaux de canalisations en cuivre

Si vous souhaitez également calculer le poids. La teneur en eau et d'autres paramètres, veuillez noter que dans le site www.itieffe.com  il existe des programmes dédiés:

Panneau de commande et d'alimentation électrique

Dans les petits systèmes, il est remplacé par une prise avec fiche (ou double interrupteur) et un thermostat qui régule la température ambiante.

Conclusions

Alors récapitulons, nous avons:

• jeté un coup d'œil à la législation actuelle;
• observé le schéma d'une simple usine d'appartement;
• comparé les différents types de combustibles de chauffage à travers le programme: "Calcul du coût du combustible de chauffage";
• avec le programme "Besoin de chaleur et radiateurs«Effectué les calculs nécessaires pour retracer le potentiel du générateur de chaleur et des radiateurs;
• vu comment les pompes électriques de circulation sont dimensionnées (Dimensionnement des pompes électriques);
• dimensionné les tuyaux dans cuivre o acier avec les programmesDimensionnement de la tuyauterie". Avec le même programme, la tête nécessaire au circuit a été calculée pour réduire les chutes de pression;
• comparé certains des types de bornes plus utilisé;
• a calculé la quantité d'eau présente dans le circuit avec le programme: "Calcul du volume d'eau du système";
• dimensionnement du vase d'expansion avec le programme: "Calcul du volume du vase d'expansion";
• a observé les réseaux de distribution, en considérant toujours que les programmes suivants ont été utilisés pour leur dimensionnement: "Dimensionnement de la tuyauterie »
• enfin nous avons vu comment la chaudière est alimentée électriquement et comment la température est régulée en insérant un thermostat dans la pièce.

Toutes les indications données dans cet article peuvent être utiles aux thermotechniciens, aux installateurs et aux techniciens en plomberie mais surtout, elles sont publiées à titre informatif pour tous ceux qui ont l'intention de faire construire un système de chauffage et d'avoir d'abord une "poignée" du matériau.

Bon travail tout le monde

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