Calcul des tuyaux pour le chauffage par le sol: formules, choix de l’étape d’installation, détermination du débit

Malgré la complexité de l'installation, le chauffage par le sol à l'aide d'un circuit d'eau est considéré comme l'une des méthodes les plus rentables pour chauffer la pièce. Pour que le système fonctionne aussi efficacement que possible et qu'il ne subisse aucune défaillance, il est nécessaire de calculer correctement les tuyaux pour un plancher chauffant - déterminer la longueur, le pas de la boucle et le schéma de pose des contours.

De ces indicateurs dépend en grande partie du confort d'utilisation du chauffage de l'eau. Nous analyserons ces questions dans notre article. Nous vous expliquerons comment choisir la meilleure option pour les tuyaux, en tenant compte des caractéristiques techniques de chaque type. En outre, après avoir lu cet article, vous serez en mesure de choisir correctement l’étape d’installation et de calculer le diamètre et la longueur requis du contour du plancher chauffant pour une pièce donnée.

Paramètres de calcul du circuit thermique

Au stade de la conception, il est nécessaire de résoudre un certain nombre de problèmes qui déterminent caractéristiques de conception chauffage par le sol et mode de fonctionnement - pour choisir l'épaisseur de la chape, de la pompe et des autres équipements nécessaires.

Les aspects techniques de l’organisation de la branche chauffage dépendent en grande partie de son objectif. Outre le rendez-vous, plusieurs indicateurs seront nécessaires pour le calcul exact du métrage du circuit d'eau: la surface du revêtement, la densité du flux thermique, la température du caloporteur, le type de revêtement de sol.

Zone de couverture de tuyau

Lors de la détermination des dimensions de la base pour la pose de canalisations, on prend un espace qui n'est pas encombré de gros appareils électroménagers et de meubles encastrés. Il est nécessaire de penser à l'avance à la disposition des objets dans la pièce.

Flux de chaleur et température du liquide de refroidissement

La densité de flux de chaleur est un indicateur calculé caractérisant la quantité optimale d'énergie thermique pour chauffer une pièce. La valeur dépend de plusieurs facteurs: conductivité thermique des murs, des sols, de la surface vitrée, de la présence d'isolant et de l'intensité de l'échange d'air. En fonction du flux de chaleur, l'étape de pose de la boucle est déterminée.

La température maximale du liquide de refroidissement - 60 ° C Cependant, l'épaisseur de la chape et du revêtement de sol abaisse la température - en fait, la surface du sol est d'environ 30-35 ° C. La différence entre les indicateurs thermiques à l'entrée et à la sortie du circuit ne doit pas dépasser 5 ° С.

Type de sol

La finition affecte les performances du système. La conductivité thermique optimale des carreaux et de la porcelaine - la surface chauffe rapidement. Un bon indicateur de l'efficacité du circuit d'eau lors de l'utilisation de stratifié et de linoléum sans couche d'isolation thermique. La conductivité thermique la plus basse d'un revêtement en bois.

Le degré de transfert de chaleur dépend du matériau de remplissage. Le système est plus efficace lorsque vous utilisez du béton lourd avec des agrégats naturels, par exemple des galets marins de petite fraction.

Lors du calcul des tuyaux pour le chauffage par le sol, il est nécessaire de prendre en compte les normes établies pour le régime de température du revêtement:

• 29 ° С - salle de séjour;
• 33 ° С - des pièces très humides;
• 35 ° С - zones de passage et ceintures froides - sections le long des murs d'extrémité.

Une valeur importante pour déterminer la densité de pose du circuit d’eau jouera les caractéristiques climatiques de la région. Lors du calcul des pertes de chaleur, il est nécessaire de prendre en compte la température minimale en hiver.

Comme le montre la pratique, le préchauffage de toute la maison aidera à réduire la charge. Il est judicieux d’isoler d’abord la pièce, puis de calculer les pertes de chaleur et les paramètres du circuit de tuyauterie.

Évaluation des propriétés techniques lors du choix d'un tuyau

En raison de conditions de fonctionnement non standard, le matériau et la taille de la bobine de plancher d’eau sont soumis à de hautes exigences:

• inertie chimiquerésistance aux processus corrosifs;
• ayant un revêtement intérieur complètement lissepas enclins à la formation de pousse de chaux;
• force - l'intérieur des murs est constamment affecté par le liquide de refroidissement et l'extérieur - la chape; le tuyau doit résister à une pression allant jusqu'à 10 bar.

Il est souhaitable que la branche de chauffage ait une petite proportion. Tarte d'un plancher d'eau et sans cela exerce une charge importante sur le sol, et un pipeline lourd ne fait qu'aggraver la situation.

Trois catégories de produits laminés pour tuyaux répondent à l'une ou l'autre des exigences énumérées: polyéthylène réticulé, métal-plastique et cuivre.

Option n ° 1 - polyéthylène réticulé (PEX)

Le matériau a une structure moléculaire riche en réseaux. Le polyéthylène ordinaire modifié est caractérisé par la présence de ligaments longitudinaux et transversaux. Une telle structure augmente la densité, la résistance mécanique et la résistance chimique.

Le circuit d'eau en tuyaux PEX présente plusieurs avantages:

• haute élasticité, permettant de poser une bobine avec un petit rayon de courbure;
• la sécurité - lorsqu'il est chauffé, le matériau n'émet pas de composants nocifs;
• résistance à la chaleur: ramollissement - à partir de 150 ° C, fusion - 200 ° C, combustion - 400 ° C;
• garde la structure avec des fluctuations de température;
• résistance aux dommages - destructeurs biologiques et réactifs chimiques.

Le pipeline conserve sa capacité de production initiale - aucun sédiment ne se dépose sur les murs. La durée de vie estimée du circuit PEX est de 50 ans.

Il existe quatre groupes de produits:

1. PEX-a - réticulation au peroxyde. Réalisation de la structure la plus durable et uniforme avec une densité de liaisons pouvant atteindre 75%.
2. PEX-b - réticulation au silane. La technologie utilise des silanures - des substances toxiques non autorisées pour un usage domestique. Les fabricants de produits de plomberie le remplacent par un réactif sûr. Pour installer des tuyaux valides avec certificat d'hygiène. La densité de réticulation est de 65 à 70%.
3. PEX-c - méthode par rayonnement. Le polyéthylène est irradié avec des rayons gamma ou un électron. En conséquence, les obligations sont scellées à 60%. Inconvénients PEX-c: insécurité d'utilisation, coutures inégales.
4. PEX-d - nitruration. La réaction pour créer une grille se fait aux dépens des radicaux azote. La sortie est un matériau avec une densité de réticulation d'environ 60 à 70%.

Les caractéristiques de résistance des tuyaux PEX dépendent de la méthode de réticulation du polyéthylène.

Si vous vous êtes arrêté sur des tuyaux en polyéthylène réticulé, nous vous recommandons de vous familiariser avec règles d'arrangement systèmes de chauffage au sol d'entre eux.

Option n ° 2 - plastique métallique

Le chef de file du tuyau roulé pour organiser le chauffage par le sol - métal-plastique. Structurellement, le matériau comprend cinq couches.

Le métal augmente la résistance de la ligne, réduit le taux de dilatation thermique et agit comme une barrière anti-diffusion - il bloque le flux d'oxygène vers le liquide de refroidissement.

Caractéristiques des tuyaux en métal:

• bonne conductivité thermique;
• la capacité de conserver une configuration donnée;
• température de travail avec préservation des propriétés - 110 ° C;
• faible poids spécifique;
• mouvement silencieux du liquide de refroidissement;
• sécurité d'utilisation;
• résistance à la corrosion;
• Durée de l'opération - jusqu'à 50 ans.

Le manque de tuyaux composites - l'inadmissibilité de la flexion sur l'axe. Des torsions répétées risquent d'endommager la couche d'aluminium. Nous vous recommandons de vous familiariser avec bonne technologie de montage tuyaux en plastique qui aideront à éviter les dommages.

Option n ° 3 - tuyaux en cuivre

Sur les caractéristiques techniques et opérationnelles du métal jaune sera le meilleur choix. Cependant, sa demande est limitée à un coût élevé.

En plus du coût élevé, la tuyauterie en cuivre présente un autre inconvénient: la complexité montage. Pour plier le contour, vous avez besoin d’une presse ou cintreuse.

Option n ° 4 - polypropylène et acier inoxydable

Parfois, la branche de chauffage est constituée de tuyaux ondulés en polypropylène ou en acier inoxydable. La première option est abordable, mais assez difficile à plier - le rayon minimum des huit diamètres du produit.

Cela signifie que les tuyaux d'une taille de 23 mm devront être placés à une distance de 368 mm l'un de l'autre - un pas d'installation accru ne garantira pas un chauffage uniforme.

Moyens possibles pour tracer le contour

Afin de déterminer le débit du tuyau pour l'aménagement d'un plancher chauffant, il est nécessaire de déterminer la disposition du circuit d'eau. La planification consiste principalement à assurer un chauffage uniforme, en tenant compte des zones froides et non chauffées de la pièce.

Méthode n ° 1 - Serpent

Le liquide de refroidissement alimente le système le long de la paroi, passe à travers le serpentin et revient à collecteur de distribution. Dans ce cas, la moitié de la pièce est chauffée à l'eau chaude et le reste est refroidi.

Lors de la pose d'un serpent, il est impossible d'obtenir une uniformité de chauffage - la différence de température peut atteindre 10 ° C. La méthode est applicable dans les espaces étroits.

Le double serpent vous permet de réaliser une transition de température plus douce. Les boucles avant et arrière sont parallèles.

Méthode n ° 2 - Escargot ou spirale

Ceci est considéré comme le schéma optimal, assurant un chauffage uniforme du revêtement de sol. Les branches avant et arrière sont empilées alternativement.

Dans les grandes zones, mettre en œuvre un système combiné. La surface est divisée en secteurs et chacun développe un circuit séparé menant à un collecteur commun. Au centre de la pièce, le pipeline est tracé par un escargot et, le long des murs extérieurs, par un serpent.

Nous avons un autre article sur notre site Web dans lequel nous avons examiné en détail schémas d'installation sol chaud et conduit recommandations pour choisir la meilleure option en fonction des caractéristiques d'une pièce particulière.

Méthode de calcul du tuyau

Afin de ne pas confondre les calculs, nous proposons de diviser la solution du problème en plusieurs étapes. Tout d'abord, il est nécessaire d'évaluer la perte de chaleur de la pièce, de déterminer l'étape de pose et de calculer ensuite la longueur du circuit de chauffage.

Principes de construction du schéma

À partir des calculs et de la création d’un croquis, familiarisez-vous avec les règles de base relatives à l’emplacement du circuit d’eau:

1. Il est conseillé de poser les tuyaux le long de l’ouverture de la fenêtre afin de réduire considérablement les pertes de chaleur du bâtiment.
2. La zone de couverture recommandée d'un circuit d'eau est de 20 mètres carrés. Dans les grands locaux, il est nécessaire de diviser l’espace en zones et d’établir une branche de chauffage séparée pour chacune d’elles.
3. La distance entre le mur et la première branche est de 25 cm. Le pas admissible du tuyau dans le centre de la pièce peut aller jusqu'à 30 cm, sur les bords et dans les zones froides, entre 10 et 15 cm.
4. La détermination de la longueur maximale du tuyau pour le chauffage par le sol doit être basée sur le diamètre de la bobine.

Pour un contour de 16 mm de diamètre, 90 m au maximum est autorisé, la restriction pour une conduite de 20 mm d'épaisseur est de 120 m.Le respect des normes garantira une pression hydraulique normale dans le système.

Formule de base avec explications

Le calcul de la longueur du contour du plancher chauffant est effectué selon la formule suivante:

L = S / n * 1,1 + k,

Où

• L - la longueur souhaitée de la ligne de chauffage;
• S - surface de plancher couverte;
• n - étape de pose;
• 1,1 - facteur standard de dix pour cent de marge de flexion;
• k - éloignement du capteur par rapport au sol - prendre en compte la distance au circuit de câblage sur le flux et le flux de retour.

Une importance décisive couvrira la zone de couverture et les virages.

Il convient de rappeler que l’emplacement des tuyaux de chauffage n’est pas recommandé pour les gros appareils électroménagers et les meubles encastrés. Les paramètres des éléments désignés doivent être soustraits de la surface totale.

Pour trouver la distance optimale entre les branches, il est nécessaire d'effectuer des manipulations mathématiques plus complexes en termes de perte de chaleur de la pièce.

Calcul thermique avec la définition du pas de contour

La densité de placement des tuyaux affecte directement la quantité de chaleur dégagée par le système de chauffage. Pour déterminer la charge requise, il est nécessaire de calculer les coûts de chauffage en hiver.

La puissance du système de chauffage est déterminée par la formule:

M = 1,2 * Q,

Où

• M - performance de la boucle;
• Q - perte totale de chaleur de la pièce.

La valeur de Q peut être décomposée en ses composants: consommation d'énergie via l'enveloppe du bâtiment et coûts engendrés par le fonctionnement du système de ventilation. Nous comprendrons comment calculer chacun des indicateurs.

Perte de chaleur par les éléments de construction

Il est nécessaire de déterminer la consommation d'énergie calorifique de toutes les structures d'enveloppe: murs, plafonds, fenêtres, portes, etc. Formule de calcul:

Q1 = (S / R) * Δt,

Où

• S - la surface de l'élément;
• R - résistance thermique;
• Δt - la différence entre la température intérieure et extérieure.

Lors de la détermination de Δt, l'indicateur est utilisé pour la saison la plus froide.

La résistance thermique est calculée comme suit:

R = A / Ct,

Où

• Un - épaisseur de la couche, m;
• Ct - coefficient de conductivité thermique, W / m * K.

Pour les éléments combinés de la structure, il faut résumer la résistance de toutes les couches.

Plus de valeurs du coefficient de conductivité thermique pour les matériaux de construction les plus populaires, nous avons donné dans le tableau contenu dans le prochain article.

Perte de chaleur de ventilation

Pour calculer l'indicateur, la formule est utilisée:

Q2 = (V * K / 3600) * C * P * Δt,

Où

• V - volume de la pièce, cub. m;
• K - taux de renouvellement de l'air;
• C - chaleur spécifique de l'air, J / kg * K;
• P - densité de l'air à température ambiante normale - 20 ° С.

Le taux de renouvellement de l'air de la plupart des chambres est égal à un. L'exception est faite à la maison avec un pare-vapeur interne - pour maintenir un microclimat normal, l'air doit être mis à jour deux fois par heure.

La capacité thermique spécifique est une référence. À la température standard sans pression, la valeur est de 1005 J / kg * K.

Perte de chaleur totale

La quantité totale de perte de chaleur de la pièce sera égale à: Q = Q1 * 1.1 + Q2. Coefficient 1.1 - une augmentation de la consommation d'énergie de 10% due à l'infiltration d'air par les fissures, les fuites dans les structures de bâtiment.

En multipliant la valeur obtenue par 1,2, nous obtenons la puissance de chauffage par le sol requise pour compenser les pertes de chaleur. À l'aide du graphique du flux de chaleur en fonction de la température du liquide de refroidissement, vous pouvez déterminer le pas et le diamètre appropriés du tuyau.

Les données sont pertinentes pour les sols chauds sur une chape de sable-ciment avec une épaisseur de 7 mm, le matériau de revêtement est un carreau de céramique. Pour les autres conditions, un ajustement des valeurs est nécessaire, en tenant compte de la conductivité thermique de la finition.

Par exemple, lors de la pose de moquette, la valeur de la température du liquide de refroidissement doit être augmentée de 4-5 ° C. Chaque centimètre supplémentaire de la chape réduit la production de chaleur de 5-8%.

Sélection finale de la longueur du contour

Connaître l'étape de la pose des bobines et de la zone couverte permet de déterminer facilement le débit des tuyaux. Si la valeur obtenue est supérieure à la valeur admissible, il est nécessaire d’équiper plusieurs contours.

De manière optimale, si les boucles ont la même longueur, ne réglez et n’équilibrez rien. Cependant, dans la pratique, il est plus souvent nécessaire de diviser la ligne de chauffage dans différentes zones.

Un exemple spécifique du calcul de la branche de chauffage

Supposons que vous souhaitiez déterminer les paramètres du circuit thermique pour une maison de 60 mètres carrés.

Pour le calcul aura besoin des données et caractéristiques suivantes:

• les dimensions de la pièce: hauteur - 2,7 m, longueur et largeur - 10 et 6 m, respectivement;
• La maison dispose de 5 fenêtres en métal-plastique de 2 mètres carrés chacune. m;
• murs extérieurs - béton cellulaire, épaisseur - 50 cm, Kt = 0,20 W / mK;
• isolation supplémentaire des murs - mousse 5 cm, Kt = 0,041 W / mK;
• matériau du plafond - plaque de béton armé, épaisseur - 20 cm, Kt = 1,69 W / mK;
• isolation des combles - plaques de polystyrène expansé de 5 cm d'épaisseur;
• les dimensions de la porte d'entrée sont de 0,9 * 2,05 m, l'isolation thermique est en mousse de polyuréthane, une couche de 10 cm, CT = 0,035 W / mK.

Ensuite, nous considérons un exemple pas à pas du calcul.

Étape 1 - Calcul des pertes de chaleur à travers des éléments structurels

Résistance thermique des matériaux de paroi:

• béton cellulaire: R1 = 0,5 / 0,20 = 2,5 mètres carrés * K / W;
• polystyrène expansé: R2 = 0,05 / 0,041 = 1,22 m * K / W.

La résistance thermique du mur dans son ensemble est de: 2,5 + 1,22 = 3,57 m². m * K / W. La température moyenne dans la maison est prise à +23 ° C, le minimum à l'extérieur de 25 ° C avec le signe moins. La différence est de 48 ° C.

Calcul de la surface totale du mur: S1 = 2,7 * 10 * 2 + 2,7 * 6 * 2 = 86,4 m² De la figure obtenue, il est nécessaire d’enlever la taille des fenêtres et des portes: S2 = 86,4-10-1,85 = 74,55 m². m

En substituant les paramètres obtenus à la formule, nous obtenons une perte de chaleur de la paroi: Qc = 74,55 / 3,57 * 48 = 1002 W

La résistance thermique finale du plafond est la suivante: 0,2 / 1,69 + 0,05 / 0,041 = 0,118 + 1,22 = 1,338 mètre carré. m * K / W. Les pertes de chaleur seront: Qп = 60 / 1,338 * 48 = 2152 W.

Pour calculer les pertes de chaleur à travers les fenêtres, il est nécessaire de déterminer la valeur moyenne pondérée de la résistance thermique des matériaux: une fenêtre à double vitrage - 0,5 et un profil - 0,56 mètre carré. m * K / W, respectivement.

Ro = 0,56 * 0,1 + 0,5 * 0,9 = 0,56 m * K / W. Ici, 0,1 et 0,9 représentent la part de chaque matériau dans la construction de la fenêtre.

Perte de chaleur par la fenêtre: Q® = 10 / 0.56 * 48 = 857 W.

En tenant compte de l’isolation thermique de la porte, sa résistance thermique sera: Rd = 0,1 / 0,035 = 2,86 mètres carrés. m * K / W. Qd = (0,9 * 2,05) / 2,86 * 48 = 31 W.

Les pertes thermiques totales à travers les éléments enveloppants sont les suivantes: 1002 + 2152 + 857 + 31 = 4042 W. Le résultat devrait être augmenté de 10%: 4042 * 1,1 = 4446 watts.

Étape 2 - chaleur à chaleur + perte de chaleur totale

Tout d'abord, nous calculons la consommation de chaleur pour chauffer l'air entrant. Volume des locaux: 2,7 * 10 * 6 = 162 cu. m) En conséquence, les pertes de chaleur de ventilation seront de: (162 * 1/3600) * 1005 * 1,19 * 48 = 2583 W.

Selon les paramètres de la pièce, le total des coûts thermiques sera: Q = 4446 + 2583 = 7029 watts.

Étape 3 - la puissance requise du circuit thermique

Nous calculons la puissance optimale du circuit nécessaire pour compenser les pertes de chaleur: N = 1,2 * 7029 = 8435 W.

En outre: q = N / S = 8435/60 = 141 W / m²

Étape 4 - détermination du pas de pose et de la longueur du contour

La valeur résultante est comparée au graphique de dépendance. Si la température du liquide de refroidissement dans le système est de 40 ° C, un circuit avec les paramètres suivants conviendra: pas - 100 mm, diamètre - 20 mm.

Si l'eau circule à 50 ° C dans la conduite, l'intervalle entre les branches peut être augmenté à 15 cm et un tuyau de 16 mm de section peut être utilisé.

On compte la longueur du contour: L = 60 / 0,15 * 1,1 = 440 m.

Séparément, il est nécessaire de prendre en compte la distance entre les capteurs et le système de chauffage.

Comme on peut le voir d'après les calculs, l'aménagement du plancher d'eau devra faire au moins quatre boucles de chauffage. Et comment bien poser et réparer les tuyaux, ainsi que d’autres secrets d’installation, nous examiné ici.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Les revues visuelles visuelles aideront à faire un calcul préliminaire de la longueur et de la hauteur du circuit thermique.

Sélection de la distance la plus efficace entre les branches du système de chauffage par le sol:

Un guide sur la façon de connaître la longueur de la boucle d'un plancher chauffant:

La méthode de calcul ne peut pas être appelée simple. Dans le même temps, de nombreux facteurs affectent les paramètres du circuit. Si le plancher d'eau doit être utilisé comme seule source de chaleur, il est préférable que ce travail soit confié à des professionnels - des erreurs lors de la planification peuvent être coûteuses.

Calculez vous-même la longueur requise des tuyaux pour le chauffage par le sol et leur diamètre optimal? Peut-être avez-vous des questions que nous n'avons pas abordées dans ce document? Demandez-les à nos experts dans le bloc de commentaires.

Si vous êtes spécialisé dans le calcul des tuyaux pour la préparation du chauffage par le sol et que vous souhaitez ajouter quelque chose au matériau ci-dessus, veuillez écrire vos remarques ci-dessous dans l'article.