LE PLANCHER CHAUFFANT/RAFRACHISSANT

1. Historique 2. Caractristiques 3. Le pas de pose 4. Type de fixation 5. Diamtre des tubes 6. Les collecteurs 7. Conduites de raccordement et conduites de distribution 8. Isolant de sol 9. La dalle chauffante 10.Type de charge 11.La temprature ambiante 12.La temprature de dpart du fluide caloporteur 13.La chute de temprature du fluide caloporteur 14.La temprature moyenne du fluide caloporteur 15.La temprature superficielle du sol 16.Rsistance thermique du revtement de sol 17.Mise en uvre 18.Le dbit du fluide caloporteur 19.Les missions thermiques 20.La pice de rfrence 21.La charge calorifique 22.Les pertes de charge 23.Conduite des calculs 24.Incertitude sur la temprature intrieure d'ambiance (Ti) 25.Plancher en mode rafrachissement

Historique.

Le chauffage par planchers chauffants (ou grilles chauffantes) est un procd dj ancien (beaucoup utilis dans les annes 1960, pour son faible cot, dans les logements collectifs), qui, son origine utilisait des tubes en acier (fer noir) noys dans la dalle pleine et souvent attach sur le ferraillage de cette dernire se qui avait pour effet de situer les tubes environ 5 cm de la partie infrieure de la dalle (plafond). Ce type de pose tait, et de loin le moins efficace en matire d'missions thermiques hautes. Quelques raisons qui furent fatales aux planchers chauffants dans le dbut des annes 1970 : - La temprature moyenne de l'eau, souvent trop leve (aux alentours de 55 60C quand elle ne dpassait pas ces tempratures) ce qui a caus les problmes bien connus de lourdeurs de jambes. - Une grille chauffante par appartement, donc impossibilit de rglages indpendants pice par pice. - missions par le plafond (tubes placs trop bas dans la dalle) d'o missions thermiques vers le logement de dessous ce qui occasionnait des problmes d'quilibrage. - Forte inertie thermique ("temps de rponse thermique", pour plus d'exactitude) d la pose en dalle pleine. Ce qui rendait impossible une quelconque rgulation et souvent des surchauffes en demi-saison. - absence d'organe de rglage hydraulique. Ce qui entranait des dsquilibres thermiques entre les diffrentes grilles et provoquait souvent des surchauffes locales. - surface chauffante ne reprsentant q'une faible partie de la surface totale des pices d'o une htrognit des tempratures. Raison pour laquelle les tempratures du fluide taient si leves. C'est en 1978, qu'un arrt interministriel (23 juin 1978) fixe la temprature superficielle du sol 28C (DTU 65.8) mais il est trop tard, le choix se porte nouveau sur des metteurs plus traditionnels comme les radiateurs. Il faudra attendre le dbut des annes 1980 et la venue sur le march de nouveaux tubes en matriau de synthse (polythylne rticul "PER" ou "rtube") pour que les planchers chauffants fassent nouveau partie du choix des metteurs. Ces nouveaux planchers chauffants sont dits "planchers chauffants basse temprature (PCBT)", dont la conception et les rgles de dimensionnement n'ont plus rien voir avec les prcdentes. En fvrier 1990 parat le nouveau DTU 65.8 "Excution des planchers chauffants eau chaude utilisant des tubes en matriau de synthse noys dans le bton" qui fixe les conditions de mise en oeuvre. Caractristiques. Il suffit de prendre contre-pied les erreurs de conception faites dans les annes 1960 pour dfinir les principales caractristiques des nouveaux planchers chauffants basse temprature (PCBT). - temprature de dpart de l'eau : 50C maxi (DTU 65.8), ce qui donne une temprature moyenne, avec une chute de 10C, de 45C. Afin de ne pas risquer de dpasser la temprature superficielle du sol, fix par dcret 28C, les tempratures moyennes gnralement utilises sont : 35, 40 et 45C ce qui permet aussi d'abaisser le cot d'exploitation. Ces tempratures ne sont pas des obligations, il est tout fait possible de baser une tude sur une temprature de dpart de 36C (gnralement on ne descend pas en dessous 35C) et d'adopter une chute de 8C ceci donne alors une temprature moyenne de 32C. Il faut savoir qu'en moyenne la temprature de la peau chez l'homme est d'environ 31C il est donc difficile, par simple contact, de dtecter la prsence d'un sol chauffant, on peut tout au plus constater que le sol n'est pas relativement froid. - une boucle minimum par pice, ce qui permet d'avoir une indpendance et donc une possibilit d'adapter chaque pice au confort souhait. Dans la mesure du possible il faut essayer de ne pas avoir de boucle commune plusieurs pices car sinon il y a interdpendance, ce qui gnre des problmes d'quilibrage pour obtenir la temprature d'quilibre thermique. - La plus grande partie des missions se font par le sol car la pose d'un isolant sous les tubes est systmatique ce qui vite l'interdpendance verticale. Plus l'isolant est pais, plus les missions hautes seront leves et donc, plus les missions basses seront faibles. - la surface du plancher chauffant couvre toute la surface de la pice (hormis les emprises ventuelles) ce qui permet d'abaisser la temprature de l'eau ou d'espacer plus les tubes (surface d'change plus grande). Avec un pas (VZ) maxi de 35 cm (DTU 65.8), (en rgle gnrale, un VZ30 est le maximum utilis) l'homognit de la temprature du sol est assure. - Inertie thermique ("temps de rponse thermique", pour plus d'exactitude) relativement plus faible du fait de la faible paisseur (de 6 8 cm en rgle gnrale) de la dalle chauffante (chape) bien isole en sous face. - Tubes en matriau de synthse plus facile manoeuvrer que les tubes en acier. Fournis en couronnes de diffrentes longueurs pour une plus grande commodit, ils vitent les raccordements dans le sol contrairement aux soudures qui taient faite sur le tube acier.

Il faut savoir malgr tout, qu'il n'est pas si facile de calculer un plancher chauffant, car une multitude de facteurs rentrent en ligne de compte dont il faut dfinir les valeurs manuellement comme par exemple, la temprature de dpart du fluide qui est en gnral base sur la pice de rfrence, la chute de temprature entre/sortie dans la boucle, le type de support, le diamtre du tube, etc... il est conseill de bien lire cette page afin de saisir au mieux le fonctionnement d'un plancher chauffant et de faire plusieurs essais sur les tempratures de dpart, les chutes (DeltaT fluide), les diamtres, etc... Un outil informatique est fortement recommand pour faciliter l'obtention des rsultats et surtout, pour faire des simulations afin d'obtenir les rsultats les plus mme de donner par la suite toutes satisfactions. Le programme Emidal pour le dimensionnement des grilles chauffantes (planchers chauffants) est disponible en tlchargement. Une installation, pour tre russie, doit, avant tout, avoir un cot d'exploitation le plus bas possible. Pour ce faire, il faut avoir tout d'abords une temprature de dpart relativement basse, un dbit total correct et une perte de charge maximale, pour la boucle la plus dfavorise, qui ne dpasse pas 2000 2500 mmCE afin de ne pas avoir investir dans un circulateur puissant qui consommera plus d'lectricit. Il ne faut pas non plus tomber dans l'excs car si la temprature de dpart est trop basse, il y a le risque que les missions thermiques ne puissent couvrir les dperditions des pices et donc de devoir installer des appoints thermiques, ce qui risque d'augmenter le cot d'exploitation plus que le choix d'une temprature de dpart plus leve. Il en va de mme pour les chutes de temprature du fluide. Si ces dernires sont trop faibles, elles entranerons un dbit d'eau important qui risque de crer des bruits si la vitesse du fluide dpasse les 0,75 0,85 m/s et qui dit dbit plus important dit circulateur plus puissant. Il faut donc trouver un bon compromis entre toutes ces valeurs. Le pas de pose. On appelle le "pas", l'cartement en centimtre qu'il y a entre les tubes du panneau. Les deux principes fondamentaux de conception de plancher chauffant sont le systme VA, pose en zig zag et le systme VZ, pose en escargot. Le pas VZ est le plus utilis, mais il n'y a pas ceci une raison bien prcise si ce n'est la facilit de pose par rapport au pas VA car il est plus facile de cintrer le tube 90 qu' 180. Les missions thermiques sont identiques pour les 2 types de pas ainsi que les longueurs de boucle, donc rien n'empche de choisir un pas VA si dans certains cas la pose en est plus facile. Le fait d'voquer une ventuelle meilleure uniformit de la temprature superficielle du sol et par consquent un meilleur confort thermique ne constitue pas un argument trs convaincant car l'heure actuelle les habitations ont un trs bon niveau d'isolation et par consquent une temprature de fluide relativement basse. Les pas VZ/VA utiliss (DTU 65.8) en zone normale sont : 10, 15, 20, 30 cm. Pour le cas d'une zone de bordure charge leve, les pas VZ/VA sont :10, 15 cm. A charge limite le pas VZ est de 5 cm (quasi impossible en VA). Si le pas en zone normale est un VZ/VA 20, le pas en zone de bordure pourra tre un VZ/VA 10, si le pas en zone normale est un VZ/VA 30, le pas en zone de bordure pourra tre un VZ/VA 15. Dans le cas d'une zone de bordure charge limite. Le pas est un VZ 5 mais ce type de pas est trs rarement utilis car la temprature superficielle de 28C risque souvent d'tre dpasse (elle dpend de la rsistance thermique du revtement (Rth) et de la temprature d'ambiance). Il est en gnral utilis dans des zones o il y a peu de frquentation et ceci pour permettre de couvrir les dperditions de la pice afin d'viter un ventuel appoint thermique. Dans cette page, le mot "VZ" est pls utilis que "VA" car plus rpandu mais, comme prcis plus haut, si le choix se porte sur un pas de pose VA les caractristiques sont les mmes. Type de fixation (support des tubes). Il existe plusieurs types de supports et fixations des tubes : - pose sur treillis soud et fixation par clips. - pose sur plaques plots thermoforms, l'espacement des plots en en gnral de 5cm. Ces plaques peuvent avoir un film plastifi sur leurs faces suprieures ou non. Il est conseill d'utiliser les plaques avec film plastique car les plots sont plus rigides et donc le maintient des tubes plus efficace. Ce choix vite aussi la pose d'un film polythylne protecteur. - pose sur plaques pr traces et fixations par ponts ou clips queue de cochon ( visser dans les plaques isolantes). La pose peut aussi tre effectue sur un film plastique pr trac et donc les plaques n'ont pas besoin de l'tre. Pour les prcautions, voir DTU 65.8 Les missions thermiques sur plaques plots thermoforms sont lgrement infrieures celles avec les autres types de supports. Il est assez difficile de savoir avec prcision la diffrence d'mission entre les tubes poss sur plaques isolantes normales, les tubes tant totalement enrobs et les tubes poss sur

plaques plots, la configuration de ces dernires empchant le bon enrobage des tubes. En estimant une surface de 3 cm par plot pour du 16x20, sachant qu'il y a 20 plots par mtre en contact avec le tube, la surface totale en contact est donc de : 20 x 0,0003 = 0,006 m Le tube ayant une surface de : 0,02 x 3,1415 = 0,063 m/m Le rapport est donc de : 0,006 / 0,063 = 0,95 soit environ 10% de surface du tube en contact avec les plots. On pourrait croire alors que seulement 90% des missions thermiques du tube sont utilises mais ce n'est pas le cas car l'isolant rayonne et dissipe une partie de l'nergie du tube qu'elle reoit d'o la difficult de savoir avec prcision la valeur du coefficient surfacique. Les valeurs connues sont gnralement issus de l'exprimentation, sont peu prcises et varies d'un auteur l'autre. C'est donc une valeur arbitraire de 0,03 W environ en moyenne qui sera dduite des missions thermiques hautes. Exemple, Rth de 0,1 m.K/W, VZ20 pour Per 16x20, Uh = 3,84 (voir tableau1) Uh = 3,84 - 0,03 = 3,81 W/(m.K). Diamtres des tubes. Les diamtres qu'il est possible d'utiliser sont 10x12, 13x16, 16x20 et 20x25 (DTU 65.8) Toutes fois, les diamtres de tubes les plus utiliss sont les diamtres 13x16 et 16x20. Pour un diamtre de 13x16, les missions par m et par degr seront moindre qu'avec le diamtre 16x20 (3% en moyenne) mais la pose en est plus facile. Faire une simulation par le programme Emidal, et si les missions ne suffisent pas, passez au diamtre 16x20. La diffrence d'mission entre les diamtres de tube est fonction de plusieurs paramtres assez complexes et troitement lis les uns aux autres. Les missions thermiques hautes Uh, en W/(m.K), sont indiques dans le tableau1 pour les diamtres 13x16 et 16x20. Avec le diamtre 16x20, les pertes de charge seront plus faibles donc il sera possible, pertes de charge approximativement gales, d'avoir des longueurs de boucles plus grandes. Les longueurs qu'il est conseill de ne pas dpasser sont, 160 m pour du 16x20 et 120 m pour du 13x16. Le risque de bouchage par les boues de chauffage des conduites sera aussi rduit avec du 16x20. Pour viter, ou du moins fortement ralentir ce phnomne, je conseille vivement l'emploi de tubes avec BAO (barrire antioxygne) ou alors l'emploi d'un inhibiteur de corrosion ou encore mieux, les deux. Le programme Emidal ne prend en compte que les diamtres 13x16 et 16x20 en Per qui sont les plus utiliss. Ci-dessous un extrait de la norme NF EN 1264-4 (fvrier 2002) P 52-400-4 annexe a (informative) barrire anti-oxygne Pour rduire les problmes de corrosion lorsque l'on associe des canalisations plastique des matriaux corrodables dans des systmes chauffants, une solution peut tre d'utiliser des tubes plastique comprenant une barrire anti-oxygne. Il convient que la permabilit l'oxygne soit 19C (4,03 / 11,6 x 19 + 16) x 1,02 = 23,05C Si la temprature superficielle du sol dpasse 28C il y a lieu de prendre une temprature de dpart du fluide infrieure ou d'augmenter la chute de temprature du fluide. Dans ce cas, si l'mission thermique

haute ne suffit pas, il faudra ventuellement revoir le type de revtement de faon avoir une Rth infrieure ou crer un panneau charge leve dans une zone ou il y a peu de passage ou d'occupation qui peut donc avoir une Tpr un peu plus leve* afin d'obtenir les missions ncessaires, ou alors, opter pour un appoint thermique pour couvrir les dperditions. * Le dcret stipule que la temprature superficielle des sols finis ne puisse dpasser 28 C en aucun point. Dans les zones de passage ou de non occupation si la Tpr dpasse les 28C sans toutes fois excder les 30C ceci n'aura aucune incidence sur le confort. Il faut savoir que les dperditions thermiques d'une pice sur lesquelles sont bass tous les calculs du plancher chauffant sont calcules pour une temprature extrieure de base (voir la page "Temprature de base"), temprature qui doit tre constate 5 fois au moins dans l'anne. Cette temprature tant en gnral atteinte durant la nuit. Comme la nuit est en gnral une priode d'abaissement (marche rduite sur la rgulation) il n'y a quasiment aucun risque de dpasser une fois la temprature limite des 28C. Rsistance thermique du revtement de sol. La rsistance thermique du revtement de sol est rglemente, voir DTU 65.8 Rsistance thermique actuelle. c'est la rsistance thermique du revtement qui va tre pos en premier, au moment des travaux. Rsistance thermique future. c'est la rsistance thermique du revtement qui risque d'tre pos dans le futur. Un tapis de grande taille pos aprs coup sur un carrelage ou un parquet peut tre considr comme rsistance thermique future. Dans ce cas, sa rsistance thermique devra tre rajoute celle du revtement qu'il recouvre sans toute fois dpasser la rsistance totale de 0,15 m.K/W. La rsistance thermique haute rsultante doit tre prise en compte de la manire suivante : - Surface totale de la pice 20 m - Surface recouverte par le tapis 8m - Rth du sol avec carrelage 10mm => 0,01 m.K/W - Rth du tapis 10mm => 0,15 m.K/W - Rth rsultante = ((20 x 0,01) + (8 x 0,15)) / 20 = 0,07 m.K/W. Il est possible d'envisager, dans le futur, le remplacement du revtement qui sera mis au moment des travaux, comme par exemple un sol plastique qui sera remplac par un parquet en chne de 2 cm d'paisseur et ceci pour diverses raisons comme la rnovation d'une pice ou son changement de fonction. Il est donc ncessaire de prvoir et d'anticiper ces possibles changement. Si on ne tient pas compte de ce fait possible lors de la pose du plancher chauffant, il n'y aura pas d'autre alternative que d'augmenter la temprature du fluide (l'augmentation du dbit n'ayant probablement pas assez d'incidence) ce qui aura pour consquence de dsquilibrer le reste de l'installation (qui pourra tre rquilibre par rduction du dbit) et d'augmenter la temprature superficielle du sol. Par consquent il est recommand de prendre en compte la rsistance de ce revtement futur pour palier ce risque. Toutes les pices ne sont pas concernes comme par exemple la cuisine o il est trs rare de poser un tapis de grand format ou de mettre de la moquette. Pour compenser ce supplment de puissance en attendant le revtement futur (si il existe un jour) une correction de dbit sera effectue l'aide des vannes de rglages situes sur les collecteurs. Il suffit de prendre en compte la rsistance future pour les calculs du pas et en attendant la pose de ce revtement futur, de freiner le dbit. Une rduction du dbit va augmenter la chute de temprature du fluide et donc rduire l'cart moyen des tempratures. Exemple : - Dperditions corriges de la pice (Dec) 1000 Watts - Surface de la pice, S = 13 m - Temprature de la pice, Ti = 16 C - Revtement actuel, Rth = 0,03 m.K/W - Revtement futur, Rth = 0,11 m.K/W - DeltaT (Tm - Ti) = 35C - 16C = 19C - chute du fluide, Chute = 10C (dpart 40C retour 30C) - tube en Per diamtre 16x20 mission haute : Uh = Dec / S / DeltaT = 1000 / 13 / 19 = 4,04 W/(m.K). Dans le tableau 1 pour une Rth actuelle de 0,03 m.K/W, 4,04 W/(m.K) donne 4,43 W/(m.K) (valeur immdiatement suprieure) avec un pas de pose VZ30. Dans ce mme tableau, pour une Rth de 0,11 m.K/W, 4,04 W/(m.K) donne 4,20 W/(m.K) mais pour un VZ10 donc le pas du plancher sera un pas VZ10. Seulement avec un VZ10 la Rth actuelle de 0,03 m.K/W donne une valeur pour Uh de 6,35 W/(m.K) d'o la ncessit de rduire l'mission donc le dbit. La puissance superflue est de :

QSup = (6,35 x 19 x 13) - 1000 = 568,45 Watts. Ici ce complique un peu le calcul du dbit freiner car il doit tre obtenu par itration sur la chute de temprature du fluide, dans ces conditions, l'utilisation d'un outils informatique tel que le classeur Excel Itration.xls est trs utile. Ce classeur permet aussi de trouver le coefficient de perte de charge. Dbit superflu (DSup) = ((6,35 x 19 x 13) - 1000) / (Chute_Itre x 1,1628 x p). Pour obtenir le dbit restant (DRestant) en fonction de la chute, il faut utiliser la formule suivante : DRestant = QSup / (Chute_Itre x 1,1628 x p). Pour obtenir le dbit superflu freiner (DSup) (ce qui indique la fin de l'itration avec 2 dcimales) il faut que DRestant soit gal DTotal - DSup. Ce qui donne en litres/h : DSup = 568,45 / ([Chute itre = 15,6845] x 1,1628 x 0,99398) = 31,357 l/h DRestant = 86,52 - 31,357 = 55,163 l/h Vrification : Dbit pour Rth actuelle (0,03 m.K/W) D = 1000 / ([Chute itre = 16,2526] x 1,1628 x 0,99398) = 55,163 l/h Contrle du rgime du fluide pour les deux dbits (pour les prcisions, voir plus bas "Le dbit du fluide caloporteur") : 86,52 / 0,016 = 5407,5 l/h.m, rgime turbulent 55,163 / 0,016 = 3447,7 l/h.m, rgime toujours turbulent En se reportant sur les abaques de pertes de charge fournies avec les collecteurs (sinon voir avec le fournisseur) le dbit prendre en compte sera 1000 / (10 x 1,1628 x 0,99398) = 86,52 - 31,357 = 55,163 l/h en rapport des pertes de charge compenser en mmCE. Un exemple : avec un abaque d'un fabricant, pour une perte de charge compenser par rapport au circuit le plus dfavoris de 500 mmCE une ouverture de 4 tours 1/4 sera faire pour un dbit de 55,163 litres/h. Lors de la pose du revtement futur, il y aura lieu d'effectuer une rectification, cet dire d'augmenter l'ouverture afin d'avoir le dbit ncessaire donc 86,52 donne sur cette abaque, toujours avec 500 mmCE, 5 tours 1/2 d'ouverture. Le rglage en nombre de tours doit se faire partir de l'organe d'quilibrage ferm. Si un revtement futur est prvu mais que ni sa nature ni sa rsistance thermique ne sont connues, dans ce cas, il faut prendre la valeur la plus dfavorable pour effectuer les calcul, en l'occurrence 0,15 m.W/K. Dans la pratique les matriaux sont gnralement accompagns d'une fiche technique sur laquelle figure notamment la valeur de la rsistance thermique. En l'absence d'lments prcis, le rcapitulatif des valeurs moyennes de rsistances thermiques des revtements de sol, dans le tableau 2 plus bas dans cette page, peut tre utilis. Mise en oeuvre. En tout premier lieu le plancher chauffant doit tre mis en oeuvre seulement une fois le sanitaire, l'lectricit, les cloisons, les pltres, les fermetures (portes et fentres) finis, que seule la chape soit encore faire car les tuyaux sont sensibles aux coups et les panneaux isolants doivent tre pitins le moins possible. Penser, si c'est une construction neuve ou si les vieux planchers ont t arrachs mettre les gaines lectriques et les tuyaux du sanitaire dans la dalle car la dcoupe les panneaux isolants est interdite de mme que la pose de gaines et canalisations sur l'isolant autre que les tubes chauffants. Dans le cas contraire, la mise en oeuvre d'un ravoirage, qui peut tre fait en sable stabilis (100 kg de ciment par mtre cube au minimum) ou en mortier maigre (150 kg de ciment par mtre cube au minimum) sera obligatoire. Pose des panneaux isolants. Une hygine particulire doit tre apporte la pose des panneaux. Le nettoyage doit tre ralis avec soin, enlever les bavures de bton, de pltre et mortier colles sur la dalle. Pour la pose d'une chemine ne pas poser de panneaux isolants sous son emprise et se renseigner sur son poids, un doublement des poutres porteuses est peut-tre ncessaire cet endroit, voir avec l'entrepreneur de maonnerie ou l'architecte. Il ne doit pas non plus y avoir de panneaux sous une baignoire et un bac douche. Aprs le nettoyage, poser la bande priphrique, elle doit tre mise partout o la chape est en contact avec les murs ou tout lment vertical. Des rouleaux de bande autocollante existent, les utiliser, ils sont plus pratiques. Ceci fait, commencer la pose des panneaux, de prfrence du cot du mur extrieur. Avec des panneaux languettes, les couper du cot du mur et veiller commencer la pose de faon n'avoir qu' poser le panneau suivant sur le prcdent et non devoir le glisser dessous. Veiller aussi bien coller les panneaux contre la bande priphrique de faon avoir une bonne tanchit. Pour la pose des panneaux simples, commencer aussi du cot du mur extrieur bien les serrer contre la bande et entre eux car ils n'ont pas de languettes. Faire d'abord la 1re couche puis changer le sens de pose (Les panneaux font en gnral 1 m x 1,2 m) pour la 2me couche de faon

n'avoir jamais 2 raccords qui se superposent. Apporter un soin tout particulier aux coupes qui seront ralises, en utilisant une rgle et un cutter. Pose du film plastique et des panneaux de treillis. La pose des panneaux isolant tant faite dans toutes les pices, viens maintenant la pose du film plastique. Bien le poser raz de la bande priphrique (en remontant bien videment sur celle-ci jusqu' la dpasser) et le maintenir avec des clous et rondelles enfoncs dans la paroi. Un recouvrement de 0,10m minimum est ncessaire entre les diffrentes bandes de plastiques je conseille 0,30m. Le film doit tre partout sur les panneaux isolants ( ne pas mettre sur les panneaux dj plastifis) et pos de faon viter les plis. Vient maintenant le tour du treillis. En premier lieu il faut savoir quel type de "pas" (VZ) il y aura dans chaque pice. Il y a 2 types de treillis pour ces pas, le treillis de 10x10 pour le pas de 10 et de 20 et le treillis de 15x15 pour le pas de 15 et de 30. Bien rflchir avant de couper les plaques de faon avoir le moins de chutes possible. Pour la coupe, utiliser une pince monseigneur. Eviter la meuleuse car il y a le risque de faire des incrustations dans les vitrages et de percer le film plastique. Pour le raccordement des plaques entre elles il existe un fil de fer plastifi avec 2 boucles et la mise en oeuvre est faire avec un outil spcial (une pompe), mais du fil de fer normal, recuit de prfrence, d'un calibre de 0,8 1mm de diamtre fera trs bien l'affaire. Veiller bien replier les deux extrmits vers le bas pour viter tout risque de blessures aux tuyaux. La zone de garde (DTU 65.8) des tubes par rapport aux murs finis est de 10cm et de 20cm des conduits de fume et des foyers feu ouvert, trmies ouvertes ou maonnes. Pose des collecteurs. Les collecteurs doivent toujours tre plus haut que les boucles du plancher chauffant. Leur trouver une place discrte par exemple dans un placard, de prfrence au milieu de toutes les pices pour une meilleure rpartition des circuits de faon viter les trop longues conduites de raccordement et les conduites de distribution. Le collecteur le plus bas (gnralement celui du retour) doit se trouver environ 0,50 m du sol brut pour faciliter le raccordement. Ils doivent tre munis d'une vanne d'arrt, d'un purgeur manuel, d'une vanne de vidange (non pour la vidange mais pour faire chuter la pression le cas chant et pour les rinage futurs) et accessoirement , d'un thermomtre. En gnral ces accessoires sont livrs avec les collecteurs, collecteurs qui sont spcifiques au plancher chauffant, car ils permettent un rglage individuel et un isolement des diffrentes boucles. La plupart des collecteurs ont la possibilit de recevoir des vannes lectriques commandes par des thermostats d'ambiance individuels (par pice) mais ces derniers ne sont pas d'une grande utilit quand on sait l'inertie d'un plancher chauffant (de 2 4 heures). Traage, pose des clips et des tubes. Tout d'abord, la longueur des tuyaux doit avoir t dfinie par calcul (voir exemple plus bas). Il faut savoir qu'une boucle de chauffage ne doit pas comporter de raccords intermdiaires (la boucle doit tre d'une seule pice), ne doit pas passer sous un WC ou un bidet sauf s'ils sont suspendus (risque de percement des tuyaux au moment de la pose de ces derniers) et doit commencer par la priphrie des pices et en 1er les murs extrieurs et bien entendu, les murs les plus froids. Un traage l'aide de bombes de couleur (rouge pour le dpart et bleu pour le retour, voir photo) facilite grandement la mise en place des clips et des tubes.

Tracer d'abord le cheminement du tuyau de dpart en partant du collecteur, laisser une place pour le tuyau du retour. il faut donc tracer un non l'autre. Arriv au centre de la pice, matrialiser la boucle et changer de couleur (bleu) puis tracer le tuyau de retour jusqu'au collecteur, il faut passer entre le trac des tuyaux de dpart. Les conduites qui vont et viennent d'une pice et qui passent dans une autre doivent tre poses avec le mme pas que la pice qu'elles traversent, elles sont les conduites de distributions de la pice traverse. Tracer toutes les pices avant de commencer la pose des clips de faon pouvoir rectifier le cas chant. Viens la pose des clips (pour les grilles sur treillis ou les prs tracs). Ils doivent tre poss rgulirement un espace d'environ 30 35cm les uns des autres et un peu plus prs au niveau des coudes. Pour ces derniers mettre 2 clips de part et d'autre du coude 10cm d'espacement et faire attention ne pas avoir un rayon trop serr. Le rayon intrieur de courbure des tubes doit tre suprieur ou gal 7 fois la valeur du diamtre extrieur du tube (11cm pour du 13x16 et 14cm pour du 16x20). La bonne solution est de mettre d'abord tous les clips des coudes et de remplir ensuite. Il faut savoir que pour toute traverse de mur, passage de porte, passage de joint de fractionnement (DTU 65.8) entre deux chapes, les tuyaux doivent tre protgs par une gaine en mousse genre Armaflex dpassant de 30 cm de chaque cot. Ceci sert la dilatation du tuyau et viter son cisaillement d la dilatation des chapes. Attention, seul les conduites Aller et retour peuvent traverser un joint de dilatation, ceci est interdit pour le serpentin. Une boucle de part et d'autre du joint sera faire pour viter cela.

Pour la pose proprement dite du tuyau, il faut partir des collecteurs (qui doivent tre poss en 1 er) par le tuyau de dpart et commencer par l'extrieur de la couronne (DTU 65.8). Pour l'esthtique et la bonne qualit du travail, utiliser des courbes et tubes IRO (isolant rigide ordinaire), 25 extrieur pour le retube de 16x20 et 20 pour le retube de 13x16 ceci pour le passage de la partie verticale la partie horizontale. Couper le bout du retube en biseau et, l'aide d'un lubrifiant (pour le passage des fils lectriques dans les gaines), enfiler le retube dans la courbe, a force un peu mais a passe. Ensuite, enfiler la partie qui monte vers le collecteur dans un bout de tube IRO, celui-ci, une fois embot dans la courbe, doit arriver environ 8 cm du raccord du collecteur, couper le retube le plus droit possible puis le raccorder au collecteur avec le raccord appropri ceci fait, attacher les coude au treillis l'aide de fil de fer et commencer drouler la couronne en mettant le tuyau dans les clips ou dans les plots. La boucle doit tourner en colimaon de l'extrieur vers le centre et revenir. Pour le retour, revenir vers le collecteur, prendre la mesure avec un peu de marge, couper l'extrmit en biseau et procder de la mme faon que pour le dpart.

Avant la chape, le plancher chauffant doit tre mis sous une pression minimale de 10 Bars. Pour cela, penser fermer les vannes des collecteurs pour ne pas risquer d'endommager les appareils installs en amont. L'paisseur de chape est fonction des joints de fractionnement (DTU 65.8). Si la chape est une chape traditionnelle, poser le quadrillage anti-retrait, celui-ci doit avoir une maille minimale de 50x50 mm et une masse minimale de 650 g/m. La mise en chauffe de la chape ne peut s'effectuer avant 14 jours, l'idal tant environ 21 jours (DTU 65.8). Le dmarrage doit tre trs progressif, il doit s'taler sur une dizaine de jour pour atteindre la temprature de consigne. La pose des revtements se fait aprs une chauffe de quinze jours environ et arrt de celle-ci. Si l'installation est mixte, plancher + radiateurs, les radiateurs peuvent tre en chauffe. s'assurer que la rsistance thermique haute des revtements n'excde pas 0,15 m/W/K, viter donc les moquettes trop paisses. Pour les carrelages ou tout autre revtement, utiliser une colle adapte pour absorber la dilatation et le retrait de la chape. Les carreaux et parquets ne doivent pas toucher les murs ou tout lment vertical, ils doivent tre contre la bande priphrique qui sera ensuite arase (le vide sera dissimul par la plinthe) La plinthe ne doit pas tre en contact avec le sol (carrelage ou parquet), un vide d'environ 5 mm sera alors laiss et il sera combl par un joint en lastomre priphrique. Une fois tous les tubes en place, faire des photos en posant, si possible, un mtre bicolore sur les tuyaux de faon savoir plus tard ou ils se trouvent. Faire des plans de recollement pour toutes les conduites encastres. Ceci est assez fastidieux car ils doivent tre le plus prcis possible mais cela sera trs utile lors des amnagements futurs. Le dbit de fluide caloporteur. Le rglage des dbits est trs important mais malheureusement trs souvent nglig et il en dcoule des problmes de bruits, de surchauffe, etc... Les missions thermiques hautes, ou missions surfaciques, dpendent de l'cart moyen des tempratures (DeltaT) (temprature moyenne du fluide - temprature de la pice). La temprature moyenne du fluide dpend de la chute de temprature la sortie de la boucle et la chute, quand elle, dpend du dbit du fluide caloporteur. Plus le dbit est grand, plus la chute est faible donc plus grand sera l'cart moyen des tempratures, ce qui induit des missions thermiques plus importantes. Les rsultats obtenus aprs calculs (voir exemple plus bas) indiquent le dbit ncessaire la boucle pour avoir les missions requises en fonction de la temprature de dpart et de la chute choisie. Si un revtement futur est prvu, en attendant sa pose, le dbit devra tre frein pour viter une trop grande mission thermique. Dans le cas o une faible valeur est obtenue, elle est due au fait que les missions ncessaires sont lgrement infrieures aux missions utilises. Ce petit dbit supplmentaire peut tre laiss en l'tat pour servir de marge, il rduira lgrement la chute de temprature du fluide. Le dbit total sera prendre en compte pour le choix du circulateur et ceci en fonction de la perte de charge totale du circuit le plus dfavoris, Dpart/Retour chaudire. Si le circulateur est impos (fourni avec la chaudire) il y a lieu de contrler que la perte de charge totale ne dpasse pas la HM du circulateur pour le dbit total ncessaire. Note : l'change thermique est plus important si le rgime du fluide est turbulent (Re > 2320) il est possible de vrifier si le rgime est turbulent en utilisant la formule empirique suivante : Dm = D / di Dm en litres/h par mtre de diamtre de conduite (l/h.m). D tant le dbit en litres/h et di le diamtre intrieur du tube en mtre. Le rapport doit tre suprieur ou gal 3300 l/h.m (pour Re = 2321, le nombre est de 3292 l/h.m). Soit pour du 13x16, le dbit minimal est de 0,013 x 3300 = 42,9 l/h et pour du 16x20, 0,016 x 3300 = 52,8 l/h. Afin de s'assurer un dbit en rgime turbulent, il peut tre ncessaire de rduire la surface chauffante, ce qui obligera une augmentation du dbit afin de dvelopper la puissance thermique ncessaire pour couvrir les dperditions thermiques de la pice. Il faut, pour ceci, procder par approximations successives jusqu' ce que le dbit est un rgime turbulent (D / di >= 3300 l/h.m) tout en maintenant la puissance thermique ncessaire. Dans un coulement en rgime laminaire, les molcules suivent un cheminement pratiquement parallle au sens du courant, leur vitesse tant dcroissante du centre vers la priphrie o la vitesse du fluide est presque nulle (couche limite). Il en rsulte donc une rduction de l'change thermique des lignes de courant situes au centre du tube vers la couche limite contrairement o, en rgime turbulent, les molcules excutent des mouvements dsordonns dans toutes les directions (d'o l'augmentation significative des pertes de charge) ce qui ramne, un moment donn, toutes les molcules en contact avec la paroi du tube. Du fait de ce dsordre, le profil des vitesses s'en trouve plus aplati. Voir croquis cidessous :

Pour le cas o le dbit doit tre rduit cause d'un changement futur du revtement de sol, et en attendant la pose de celui-ci, il est possible de rduire un peu moins le dbit afin de compenser ce manque d'change thermique. Les missions thermiques. Les missions thermiques (ou calorifiques) sont gnres par rayonnement et par convection par la dalle chauffante (principalement par rayonnement). Ces missions sont calcules par rapport aux besoins de la pice (dperditions thermiques). Elles sont fonction de trs nombreux paramtres comme le pas, la rsistance thermique du revtement, l'paisseur de l'isolant, l'cart moyen des tempratures, etc... Emissions ncessaires. Les missions ncessaires sont les missions moyennes en Watts par mtre carr de surface utile et par degr d'cart entre la temprature moyenne du fluide et celle de la pice, W/(m.K), qu'il est ncessaire d'avoir pour couvrir les dperditions corriges de la pice. Si la pice comporte une zone de bordure, les missions de cette zone dont la surface et le pas sont dfinis de faon arbitraire devront tre dduites aux dperditions corriges pour obtenir les missions ncessaires de la zone normale. Dans le cas ou la charge calorifique (voir plus bas) de la pice est trop importante pour que les missions puissent la couvrir, un appoint thermique sera ncessaire. Emissions de la zone de bordure. Les missions de la zone de bordure (leve ou limite) en Watts par mtre carr et par degr, W/(m.K), sont fonction du pas et de la surface choisi de faon arbitraire. Ces missions thermiques sont dduire des dperditions corriges afin d'avoir les missions ncessaires pour la zone normale. Emissions utilises en zone normale. Les missions utilises en zone normale, sont les missions ncessaires dduction faite : des missions de la zone de bordure si il y a, et des missions des conduites de distributions si il y a aussi. Dans le cas ou les missions thermiques ncessaires sont suprieures aux missions maximale qu'il est possible d'obtenir avec un pas VZ10 (pas le plus troit utilis en zone normale), les missions maximales possible seront utiliser (le pas sera donc un VZ10) et un appoint thermique devra tre install dans la pice pour pouvoir couvrir les dperditions calorifiques. La salle de bains se trouve souvent dans ce cas car la charge calorifique (voir ci-dessous) est trop importante du fait que les emprises (douche, baignoire, etc..) rduisent considrablement la surface utile. La pice de rfrence. La pice de rfrence est la pice qui a la charge calorifique la plus leve de l'tude (l'tude tant la totalit des pices). Elle est la pice qui doit tre calcule en 1er afin de dterminer la temprature de dpart du fluide caloporteur. Pour pouvoir couvrir les dperditions corriges de la pice, la chute de temprature du fluide peut tre gale 5C ce qui augmentera l'cart moyen des tempratures (Tm - Ti) dont dpendent directement les missions thermiques. Ceci peut conduire, pour ne pas dpasser la perte de charge disponible aux collecteurs, prvoir plusieurs boucles (pour le 13x16, longueur maxi = 120m, pour le 16x20, longueur maxi = 160m). Le choix de la temprature de dpart du fluide doit tre dfini de faon itrative (dans ce cas, l'aide d'un outil informatique est trs utile) afin qu'elle soit le plus bas possible de faon avoir le meilleur rendement possible. Il y a 2 points de dpart possible : - temprature assez basse, environ 30 35C puis augmenter jusqu' ce que les missions couvrent les dperditions corriges (point o aucun appoint thermique n'est ncessaire) - temprature assez haute, environ 45 50C puis diminuer jusqu' ce que le pas soit un VZ10 et qu'aucun appoint thermique ne soit ncessaire. Il faut savoir que le pas doit systmatiquement tre un VZ10 pour obtenir la temprature de dpart la plus basse possible (plus il y a de concentration de tube, plus il y a d'missions thermiques). En zone normale le pas le plus troit est le VZ10. La temprature de dpart ainsi obtenue, sera commune toute l'tude.

La charge calorifique. La charge calorifique est le rapport des dperditions corriges la surface utile de la pice (surface qu'occupera la grille chauffante) elle s'obtient de la manire suivante : Cc = Dec / A, en W/m Dec = dperditions thermiques corriges de la pice, en W Dec s'obtient en dduisant aux dperditions thermiques de la pice les apports par le plafond et les dperditions du plancher qui elles sont neutralises par les missions des tubes chauffants. Les missions vers le bas de ces tubes seront prendre en compte pour le calcul du dbit. A = surface utile (surface brute - surface des emprises) de la pice, en m Les pertes de charge. Les pertes de charge doivent tre calcules afin de pouvoir quilibrer les diffrentes boucles les unes par rapport aux autres. Pour quilibrer les boucles il faut tout d'abords trouver celle qui est la plus dfavorise, en gnral la plus longue, calculer sa perte de charge totale, perte de charge qui sera celle de rfrence, et ensuite, aprs calcul des pertes de charge des autres boucles, dfinir les pertes de charge artificielles de faon ce que la perte de charge totale (perte de charge propre la boucle + perte de charge artificielle) soit gale la perte de charge de rfrence. Pour le calcul des pertes de charge, il est possible d'utiliser la formule empirique suivante, elle comprend les pertes de charge liniques et singulires (coudes + collecteurs) : DeltaP = (425 x (D1,75 / di4,75) + 1,3 x p x (V2 / (2 x g))) x Lg La partie gauche de l'quation reprsente les pertes de charge liniques [(425 x (D 1,75 / di4,75)] en mmCE/m, et la partie de droite, les pertes de charge singulires [1,3 x p x (V 2 / (2 x g))] en mmCE/m, ce qui correspond un rapport J/Z d'environ 70/30%. DeltaP en mmCE D = dbit en l/h di = diamtre intrieur en millimtre p = masse volumique du fluide en kg/m3 (pour l'eau voir tableau la page Formules/Tableaux) V = vitesse du fluide en m/s obtenue de la manire suivante : V = 4 x D / (3,6 x Pi x di2). Pi = 3,141592 g = acclration de la pesanteur, 9,81 m/s Lg = longueur totale du circuit (boucle + conduites de raccordement) Maintenant, pour avoir une perte de charge plus prcise, il est prfrable d'utiliser les formules de la page Formules/Tableaux Conduite des calculs. Viens maintenant la conduite proprement dite des calculs pour le dimensionnement des grilles chauffantes. Pour effectuer ces calculs dans de bonnes conditions, le traage d'un tableau est conseill pour faciliter la comprhension (un outil informatique comme le programme "Emidal" ou encore le classeur Excel "Plancher.xls" facilitent grandement ces calculs). Pour une meilleure comprhension, un exemple numrique va tre utilis. Le tableau doit avoir les colonnes numrotes et titres. Ci-dessous, est indiqu en bleu le N des colonnes et en rouge fonc le titre des colonnes. (pour des raisons d'affichage de la page, le tableau est en lignes). Tracer un tableau de 40 colonnes, sur la 1re ligne inscrire les numros et sur la 2me les titres la 3me peut tre utilise pour les symboles. Laisser une ligne vide et partir de la 5me entrer les valeurs. Pour dbuter les calculs proprement dit, il faut calculer la charge calorifique de chaque pice, hormis les salles de bains et WC, de faon trouver la pice de rfrence et ensuite dfinir la temprature de dpart du fluide caloporteur pour une chute d'environ 5C. Attention, pour le calcul de la charge calorifique, ce sont les dperditions corriges qui doivent tre utilises, rappel : Dec = De - Qp - Dp. Une fois la temprature de dpart du fluide dfinie, il suffira de calculer les autres pices comme dans l'exemple ci-dessous en choisissant une chute de temprature du fluide dans la mesure du possible identique pour toutes les pices (ce qui n'est pas une obligation) et qui peut tre d'environ 8C. lments de base ncessaires au calcul. - Les dperditions thermiques de la pice (voir les pages traitant des dperditions thermiques). - Les dperditions thermiques du plancher. - Rsistance thermique du revtement du sol actuel (celui qui va tre mis en place tout de suite aprs la chape). - Rsistance thermique du revtement du sol futur (celui qui risquera de venir en remplacement plus ou moins long terme). - Temprature de dpart du fluide caloporteur. - Temprature souhaite dans la pice.

- Chute de temprature du fluide. - Surface totale de la pice. - Surfaces des emprises. - Longueurs des conduites de raccordement. - Longueurs des conduites de distribution. - Surface de la partie du panneau en charge leve ou limite (si il y a). - Surface du panneau de la pice du dessus si elle possde un plancher chauffant (missions vers le bas). - La perte de charge de rfrence.

N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Titres Ti Td Chute Tm A Ae Au (grille) Ab An Ap De Dp Qp Evb Dec Lr Ld QLr

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

QLd Decu RthA RthF RthU Uh_ZbRthF Uh_Zb Uh_ZnNe Uh_ZnU VZZb VZZn LgB LgN Lg

Symbole Explications C Temprature d'ambiance de la pice C Temprature de dpart du fluide caloporteur C Chute de temprature entre le dpart et le retour C Temprature moyenne du fluide caloporteur Col2 - (Col3 / 2) m Surface brute de la pice m Surface des emprises ventuelles m Surface utile (surface qui va tre utilise pour la grille chauffante) m Surface de l'ventuelle zone de bordure m Surface de la zone normale Col7 - Col8 m Surface du panneau chauffant se trouvant au dessus de la pice W Dperditions thermiques totales de la pice W Dperditions thermiques du plancher de la pice Apport par le plafond suivant l'paisseur de l'isolant de sol Col10 x Valeur W (tableau4) (pour exemple paisseur isolant 3cm valeur=6,60) Emissions thermiques vers le bas suivant l'paisseur de l'isolant de sol Col7 x W Valeur (tableau4) (pour exemple paisseur isolant 6cm valeur=3,44) Dperditions corriges de la pice Col11 - (Col12 - (Col12 x (Col6 / Col5))) W - Col13 m Longueur des conduites de raccordement m Longueur des conduites de distribution (conduites de passages) Emissions thermiques des conduites de raccordement Col16 x (Col4 x Ce) W (Ce=0,0072 si diamtre du tube = 13x16 et 0,0075 si diamtre du tube = 16x20) Emissions thermiques des conduites de distribution Col17 x (Col4 x Ce) W (Ce=0,0072 si diamtre du tube = 13x16 et 0,0075 si diamtre du tube = 16x20) Dperditions corriges utilises pour le dimensionnement de la grille W chauffante Col15 - Col19 m.K/W Rsistance du revtement de sol actuel m.K/W Rsistance du revtement de sol futur Rsistance du revtement de sol utilise pour les calculs (Rth la plus leve) m.K/W Col21 ou Col22 Emissions thermiques hautes de la zone de bordure pour la Rth utilise en W/(m.K) fonction du pas choisi (pour l'exemple, VZ10 choisi arbitrairement) Emissions thermiques totales de la zone de bordure Col24 x (Col4 - Col1) x W Col8 Emissions thermiques ncessaire en zone normale (Col20 - Col25) / Col9 / W/(m.K) (Col4 - Col1) Emissions thermiques utilises en zone normale (Tableau1 en fonction de la W/(m.K) Rth la plus leve Col23, prendre la valeur immdiatement suprieure) cm Pas dfini de faon manuelle en zone de bordure (pour l'exemple, VZ10) Pas dfini par les missions utilises en zone normale Col27 et Tableau1 cm (pour l'exemple, pour une Rth de 0,12 m.K/W, 3,56 donne VZ20) Longueur de tube en zone de bordure en fonction du pas (Col28) Col8 x m m/m (m/m = Tableau3 pour l'exemple VZ10 donne 10m) Longueur de tube en zone normale en fonction du pas (Col29) Col9 x m/m m (m/m = Tableau3 pour l'exemple VZ20 donne 5m) m Longueur totale de la boucle Col16 + Col30 + Col31 - Col17

33 34 35 36 37 38 39

TprB TprN D DFRthA DeltaP DeltaP_A QRtha

40

QRthF

Temprature superficielle du sol en zone de bordure (Col24 / 11,6 x (Col4 Col1) + Col1) x 1,02 Temprature superficielle du sol en zone normale (Col27 / 11,6 x (Col4 C Col1) + Col1) x 1,02 Dbit total du circuit (Col14 + Col18 + Col20) / (Col3 x 1,1628 x p) p = l/h masse volumique du fluide en fonction de sa temprature en kg/l (pour l'exemple 36C donne 0,99498) Dbit freiner pour le revtement actuel. Le dbit doit tre calcul de faon l/h itrative sur la chute de temprature du fluide. (voir explications plus bas). Perte de charge du circuit (425 x (Col351,75 / di4,75) + 1,3 x p x ((4 x Col35 / mmCE (3,6 x Pi x di2))2 / (2 x 9,81))) x Col32 mmCE Perte de charge artificielle crer, DeltaP de rfrence - Col37 Appoint thermique ncessaire avec le revtement actuel. Col15 - (((Emb x Col8) + (Emn x Col9)) x (Col4 - Col1)) [Emb = tableau1 en fonction de la W Rth Col21 et du VZ Col28] [Emn = tableau1 en fonction de la Rth Col21 et du VZ Col29] Appoint thermique ncessaire avec le revtement futur. Col15 - (((Emb x Col8) + (Emn x Col9)) x (Col4 - Col1)) [Emb = tableau1 en fonction de la W Rth Col22 et du VZ Col28] [Emn = tableau1 en fonction de la Rth Col22 et du VZ Col29] C

Explications. - Col1 Temprature souhaite dans la pice (temprature d'ambiance). - Col2 Temprature de dpart du fluide qui a t dfinie par rapport la pice de rfrence. - Col3 Chute de temprature entre le dpart et le retour, peut tre prise gale 8C. - Col4 Temprature moyenne du fluide qui sert dfinir, entre autre, l'cart moyen des tempratures dont dpendent les missions thermiques. - Col5 Surface brute de la pice sans aucune dduction car les dperditions prisent en compte pour dfinir les dperditions corriges le sont au prorata de la surface de la grille chauffante. - Col6 Surface des emprises (chemine, baignoire, douche, cuisine amnage, etc...). - Col7 Surface qui va tre utilise pour la grille chauffante. - Col8 Surface ventuelle de la zone de bordure. Inscrire 0 si il n'y en a pas. - Col9 Surface de la zone normale, reporter la surface utile si il n'y a pas de zone de bordure. - Col10 Surface de la grille chauffante se trouvant au dessus de la pice. Inscrire seulement la surface commune aux deux pices. - Col11 Dperditions thermiques totales de la pice. - Col12 Dperditions thermiques du plancher de la pice. Dperditions qui seront dduites, au prorata de la surface utilise par la grille chauffante, aux dperditions totales car elles sont neutralises par les missions des tubes chauffants. - Col13 Apport thermique par le plafond car il y a un rayonnement vers le bas d aux missions vers le bas des tubes chauffant de la pice situe au dessus. Ces missions sont fonction de l'paisseur de l'isolant de sol de la pice de dessus et dont les valeurs sont indiques dans le tableau4. - Col14 Emissions thermiques vers le bas de la grille chauffante qui sont fonction de l'paisseur de l'isolant de sol, voir tableau4. - Col15 Dperditions corriges qui sont obtenues en dduisant aux dperditions totales, les dperditions du plancher au prorata de la surface occupe par la grille chauffante et les apports thermiques du plafond. - Col16 Longueur des conduites de raccordement, conduites qui partent des collecteurs et qui vont jusqu'au dbut de la boucle. - Col17 Longueur des conduites de distributions (traversantes ou de passages) conduites qui passent dans la pice pour alimenter la boucle d'une pice voisine. Elles sont les conduites de raccordement de la pice voisine. - Col18 Emissions thermiques des conduites de raccordement qui vont servir au calcul du dbit total de la boucle. Le dbit, pour couvrir ces missions thermiques, doit tre rajout au dbit de la boucle. - Col19 Emissions thermiques des conduites de distribution. Emissions qui vont tre dduites aux dperditions corriges afin de connatre la puissance effective pour le dimensionnement de la grille chauffante. - Col20 Dperditions corriges qui vont servir obtenir les missions thermiques ncessaires pour le dimensionnement de la grille chauffante. - Col21 Rsistance thermique du revtement de sol actuel, c'est dire celui qui va tre install en 1er. Si la rsistance n'est pas connue, celles indiques dans le tableau2 peuvent tre utilises. - Col22 Rsistance thermique du revtement de sol futur, c'est dire celui qui sera install dans le futur lors d'une transformation. Si la nature du revtement de sol futur n'est pas connue, dans ce cas il faut

prendre la valeur la plus dfavorable donc 0,15 m.K/W. - Col23 Rsistance du revtement de sol utilise pour le dimensionnement de la grille chauffante. Il faut utiliser la rsistance la plus leve, en gnral la rsistance du revtement futur, et une diminution du dbit sera faire en attendant la pose de celui-ci. - Col24 Emissions thermiques de la zone de bordure en fonction de la rsistance du revtement utilise (RthU) en W/(m.K). Ces missions sont fonction du pas VZ choisi arbitrairement et de la surface dfinie pour cette zone. Les missions thermiques en Watts par m et par degrs K sont rcuprer dans le tableau1 en fonction du pas VZ et de la rsistance utilise (Rth U). - Col25 Emissions thermiques de la zone de bordure qui vont tre dduites aux dperditions corriges (Col20) pour pouvoir dfinir le pas VZ de la zone normale. - Col26 Emissions thermiques en W/(m.K) ncessaire en zone normale pour pouvoir couvrir les dperditions. - Col27 Emissions thermiques utilises pour la zone normale qui sont rcuprer dans le tableau1 en fonction de la rsistance du revtement utilise (Rth U) en W/(m.K). Il faut prendre la valeur immdiatement suprieure. - Col28 Pas VZ dfini arbitrairement pour la zone de bordure si il y a, sinon ne rien inscrire. - Col29 Pas dfini par les missions utilises en zone normale (Col27) et le Tableau1. En fonction des missions thermiques en W/(m.K) prendre le pas indiqu dans la colonne de gauche du tableau1 (pour l'exemple, pour une Rth de 0,12 m.K/W, 3,56 donne un VZ20). - Col30 Longueur de tube en zone de bordure en fonction du pas dfini de faon manuelle (Col28) multiplier la surface Ab x m/m (m/m = Tableau3 pour l'exemple VZ10 donne 10m par m) - Col31 Longueur de tube en zone normale en fonction du pas (colonne 29) multiplier la surface A n x m/m (m/m = Tableau3 pour l'exemple VZ20 donne 5m par m) - Col32 Longueur totale du circuit, ajouter la longueur des conduites de raccordement (Col16), la longueur de la boucle en zone de bordure (Col30), la longueur de la boucle en zone normale (Col31) et dduire la longueur des conduites de distribution (Col17). - Col33 Temprature superficielle du sol en zone de bordure qui ne doit pas dpasser les 28C pour une temprature de la pice de 19C. - Col34 Temprature superficielle du sol en zone normale qui ne doit pas non plus dpasser les 28C. - Col35 Dbit total du circuit qui doit comprendre les missions vers le bas (Col14), les missions des conduites de raccordement (Col18), les dperditions corriges (Col20) et ceci afin d'avoir tout le dbit ncessaire la grille chauffante afin qu'elle puisse avoir les missions thermiques qui ont t calcules pour couvrir les dperditions. Dbit que l'on appelle "dbit d'quilibre thermique". - Col36 Dbit freiner pour le revtement actuel. C'est le dbit freiner en attendant la pose du revtement futur pour viter une surchauffe de la pice. C'est ici que se trouve la difficult de l'tude car le dbit freiner doit tre trouv par itration sur la chute de temprature du fluide. Comme point de dpart d'itration, il est possible de prendre la chute de temprature dfinie pour la pice (Col3). Tout d'abords, il faut rcuprer les missions thermiques en fonction de la Rth actuelle et du VZ de chaque zone, les multiplier par leurs surfaces respectives, ensuite, les additionner entre elles puis les multiplier par l'cart moyen des tempratures. A ce rsultat, il faut dduire, et les dperditions corriges auxquelles ont t dduite les missions des conduites de distribution (Col20) et les missions vers le bas (Col14) ainsi que les missions des conduites de raccordement (Col18), ce qui va donner les missions thermiques superflues. Il faut maintenant trouver le dbit qui correspond ces missions thermiques superflues. La formule complte est la suivante : DSup = ((([missions Tableau1 en fonction Col21 et Col28] x Col8 + [missions Tableau1 en fonction Col21 et Col29] x Col9) x (Col4 - Col1)) - (Col20 + Col14 + Col18)) / (Chute_Itre x 1,1628 x p). Pour obtenir le dbit restant en fonction de la chute, il faut utiliser la formule suivante : DRestant = (Col14 + Col18 + Col20) / (Chute_Itre x 1,1628 x p). Pour obtenir le dbit freiner (DSup) (ce qui indique la fin de l'itration avec 2 dcimales) il faut que DRestant soit gal : Dbit total (Col35) - DSup. Dans ce cas, un outils informatique tel que le classeur Excel Itration.xls est trs utile. - Col37 Perte de charge du circuit en mmCE calcule d'aprs la formule : (425 x (Col351,75 / di4,75) + 1,3 x p x ((4 x Col35 / (3,6 x Pi x di2))2 / (2 x 9,81))) x Col32. [4 x Col35 / (3,6 x Pi x di2)] tant bien entendu la vitesse du fluide. - Col38 Perte de charge artificielle crer. La perte de charge artificielle crer est obtenue en dduisant la perte propre au circuit celle de rfrence. Comme on ne sait pas toujours quel sera le circuit qui sera le plus long et donc qui aura la perte de charge la plus leve, la perte artificielle de chaque circuit pourra tre dfinie la fin de l'tude. - Col39 Appoint thermique ncessaire si les missions ne couvrent pas les dperditions de la pice avec le revtement actuel. L'appoint s'obtient en dduisant aux dperditions les missions thermiques des 2 zones. En fonction de la Rth du revtement actuel et des pas VZ de chaque zone. Rechercher dans le tableau1 les missions thermiques (Uhb et Uhn) en W/(m.K) puis les multiplier par leur surface respective et ensuite par l'cart moyen des tempratures :

Col15 - (((Uhb x Col8) + (Uhn x Col9)) x (Col4 - Col1)) Si le rsultat obtenu est ngatif alors aucun appoint thermique n'est ncessaire avec le revtement actuel. - Col40 Appoint thermique ncessaire si les missions ne couvrent pas les dperditions de la pice avec le revtement futur. Idem que ci-dessus mais avec la Rth du revtement futur : Col15 - (((Uhb x Col8) + (Uhn x Col9)) x (Col4 - Col1)) Si le rsultat obtenu est ngatif alors aucun appoint thermique n'est ncessaire avec le revtement futur. Exemple numrique. Le diamtre du tube est du 16x20, la perte de charge de rfrence est de 600 mmCE et la masse volumique de l'eau est de 994,98 kg/m3 (0,99498 kg/l) pour une temprature moyenne de l'eau de 36C. Voir le tableau la page Formules/Tableaux pour d'autres tempratures. - Col1 16 C - Col2 40 C - Col3 8 C - Col4 40 - (8 / 2) = 36 C - Col5 16 m - Col6 3 m - Col7 16 - 3 = 13 m - Col8 4 m - Col9 13 - 4 = 9 m - Col10 4 m - Col11 1250 W - Col12 320 W - Col13 6,60 x 4 = 26,4 W - Col14 3,44 x 13 = 44,72 W - Col15 1250 - (320 - (320 x (3 / 16))) - 26,4 = 963,60 W - Col16 8 m - Col17 4 m - Col18 8 x (362 x 0,0075) = 77,76 W - Col19 4 x (362 x 0,0075) = 38,88 W - Col20 963,60 - 38,88 = 924,72 W - Col21 0,04 m.W/K - Col22 0,12 m.W/K - Col23 0,12 m.W/K (la plus leve des 2) - Col24 Avec VZ10, dans le tableau1 pour une Rth de 0,12 donne 4,03 W/(m.K) - Col25 4,03 x (36 - 16) x 4 = 322,40 W - Col26 (924,72 - 322,40) / 9 / (36 - 16) = 3,35 W/(m.K) - Col27 Dans le tableau1, pour une Rth de 0,12 la valeur immdiatement suprieure 3,35 W/(m.K) est 3,56 W/(m.K) - Col28 VZ10 - Col29 Dans le tableau1 colonne de gauche, pour une Rth de 0,12, 3,56 W/(m.K) donne un VZ20 - Col30 Dans le tableau3, un VZ10 donne 10m/m, 4 x 10 = 40 m - Col31 Dans le tableau3, un VZ20 donne 5m/m, 9 x 5 = 45 m - Col32 8 + 40 + 45 - 4 = 89 m - Col33 (4,03 / 11,6 x (36 - 16) + 16) x 1,02 = 23,40C. Pour la Rth actuelle, elle sera de : (5,97 / 11,6 x (34,7173 - 16) + 16) x 1,02 = 26,14C (fonction de la chute itre !) - Col34 (3,56 / 11,6 x (36 - 16) + 16) x 1,02 = 22,58C. Pour la Rth actuelle, elle sera de : (5,03 / 11,6 x (34,7173 - 16) + 16) x 1,02 = 24,60C (fonction de la chute itre !) - Col35 44,72 + 77,76 + 924,72 = 1047,20 W. 1047,20 / (8 x 1,1628 x 0,99498) = 113,14 l/h. Rgime du fluide, 113,14 / 0,02 = 5657, 5657 tant suprieur 3300 l/h.m, le rgime est turbulent. - Col36 (5,97 x 4 + 5,03 x 9) x (36 - 16) = 1383 W. (1383 - 1047,20) / ([Chute itrative = 10,5654] x 1,1628 x 0,99498) = 27,471 l/h. Rgime du fluide, (113,14 - 27,471) / 0,016 = 5354,31, 5354,31 tant suprieur 3300 l/h.m, le rgime est encore turbulent. Vrification de la chute sur le dbit restant : DRestant = 1047,20 / (1,1628 x 10,5654 x 0,99498) = 85,669 l/h = 113,14 - 27,471 = 85,669 l/h - Col37 (425 x (113,141,75 / 164,75) + 1.3 x 994,98 x ((4 x 113,14 / (3,6 x 3,141592 x 162))2 / (2 x 9,81))) x 89 = 426,52 mmCE - Col38 600 - 426,52 = 173,18 mmCE - Col39 963,60 - ((5,97 x 4 + 5,03 x 9) x (36 - 16)) = -419,4 W Valeur ngative donc aucun appoint ncessaire. - Col40 963,60 - (((4,03 x 4) + (3,56 x 9)) x (36 - 16)) = 0,4 W

Ici la valeur est positive mais insignifiante donc, pas d'appoint ncessaire.

Incertitude sur la temprature intrieure d'ambiance (Ti). Il arrive parfois que les valeurs en notre possession pour le dimensionnement d'un plancher chauffant soient lgrement diffrentes de la ralit, soit cause d'une erreur soit par modification en dernire minute. Pour certains paramtres, ceci peut avoir une incidence non ngligeable sur la temprature intrieure des locaux. Les trois principaux paramtres sur lesquels une erreur peut tre commise pouvant influencer la temprature intrieure sont : - le dbit (D) - la longueur de la boucle (Lg) - le coefficient de dperditions thermiques (H) L'erreur qui peut tre commise sur le dbit, en l/h, est gnralement due deux raisons. La premire, une certaine difficult rgler le dbit avec une assez bonne prcision au niveau des organes de rglage des collecteurs. La seconde, un mauvais calcul des pertes de charge ce qui va induire une valeur de dbit erron ne pouvant assurer l'apport d'nergie suffisant. l'erreur qui peut tre commise sur la longueur de tube, en m, est gnralement due, soit l'oublie d'une emprise d'un lment (baignoire, douche, chemine, etc.), soit au rajout d'un lment ayant une emprise sur le sol et modifiant ainsi la surface disponible ce qui influence directement la longueur de la boucle donc, une modification du tracer et par l, une modification du coefficient surfacique Uh. L'erreur sur le coefficient H, en W/K, est, quant elle, due gnralement une erreur dans le calcul des dperditions thermiques, emploi de mauvais coefficients, oubli de pont thermiques, etc. Il y a un quatrime paramtre qui influence directement la temprature intrieure des locaux, c'est la temprature de dpart du fluide chauffant (Td). Afin de ne pas rajouter encore l'incertitude sur la temprature intrieure, on ne prend pas en compte ici ce paramtre car on estime que la rgulation ajuste avec suffisamment de finesse cette temprature de dpart. L'erreur est malgr tout possible et gnralement due un mauvais dimensionnement de la vanne mlangeuse qui rend instable la rgulation et ceci, principalement dans la zone de fermeture (pour plus de prcisions, voir la page "Les accessoires"). Une deuxime cause d'erreur sur la temprature de dpart du fluide est la non prise en compte des dperditions thermiques des conduites alimentant les collecteurs, ces dperditions thermiques, selon la longueur de tube et si elles ne sont pas isoles, peuvent tre non ngligeable (voir la page "Formule et tableaux" pour le calcul des dperditions des conduites) ce qui aura une incidence sur la temprature du fluide l'entre de la grille. Cette perte thermique tant commune toutes les boucles, il sera possible de la corriger en augmentant un peu la temprature de dpart du fluide chauffant. Dans ces conditions, il peut tre intressant de connatre l'impact que peut avoir telle ou telle erreur sur la temprature intrieure des locaux et ainsi apporter une ventuelle correction durant la phase de calcul. Une fois l'installation ralise, il ne reste plus que deux paramtres qui vont permettrent de corriger les erreurs ventuelles. Ces paramtres sont le dbit et la temprature de dpart du fluide chauffant, en sachant toutes fois qu'une modification de la temprature de dpart entrane automatiquement un dsquilibre des locaux initialement bien chauffs. Comme la puissance thermique n'est pas proportionnelle au dbit, l'augmentation de dbit peut tre relativement importante pour corriger l'erreur et voir mme inacceptable selon son impact sur les pertes de charge. Il faut savoir que la temprature d'quilibre thermique des locaux est plus complexe dfinir car les apports thermiques internes (occupants, clairage, appareils lectro-mnager, etc...) et externes (principalement solaires) jouent un rle prpondrant sur la temprature intrieure des locaux. Ils avaient une moindre importance sur les logements non isols, mais avec le type d'isolation des logements actuels, ils modifient profondment cet quilibre thermique. Les calculs prsents ci-dessous n'intgrent pas les apports thermiques car ceux-ci sont assez difficile dterminer. Pour prendre en compte ces apports qui varient dans le temps, une rgulation complmentaire individuelle peut tre installe. Cette rgulation agit sur le dbit et ceci en fonction de la temprature intrieure du local. Il s'agit gnralement, soit d'une vanne lectrique situe sur les collecteurs et commande par un thermostat d'ambiance (une vanne et un thermostat par pice), soit d'un robinet thermostatique intgr dans le mur de la pice et intercal dans la boucle.

Calcul de l'incertitude sur la temprature d'ambiance (Ti). Les trois formules qui rgissent la temprature d'quilibre thermique des locaux sont :

- pour les missions thermiques, en W : Q = Uh x S x (Td - (Chute / 2) - Ti) - pour la temprature intrieure d'ambiance, en C : Ti = Q / H + Te - pour la chute de temprature du fluide dans la boucle, en C : Chute = Q / (1,1628 x D x p) Te tant la temprature extrieure, qui peut tre celle de base pour le dimensionnement du plancher ou une temprature T pour un contrle un moment donn. p tant la masse volumique de l'eau en kg/l Ces trois formules sont troitement lies les unes aux autres car dpendantes les unes des autres. Afin de connatre les valeurs de l'quilibre thermique d'une pice, l'utilisation d'un programme informatique est invitable puisque les itrations portent, et sur la temprature intrieure et sur la chute de temprature du fluide, le contrle de fin d'itration se faisant sur l'galit des missions thermiques et les dperditions thermiques. Un tableur comme Excel est trs utile pour ce type de calcul mais la mise en place des formules en relation circulaire et en interdpendance est assez difficile car il est ncessaire "d'amorcer" le calcul par itration afin d'obtenir des rsultats cohrents. Pour calculer la temprature intrieure d'quilibre avec une erreur sur H, la formule utilise dans le tableur est : Ti = ((Uh x S x (Td - (Chute / 2) - Ti)) / (H x %EH)) + Te Celle utilise pour la chute est : Chute = (Uh x S x (Td - (Chute / 2) - Ti)) / (1,1628 x p x D) On remarque bien l'interdpendance des deux formules ci-dessus en plus de la rfrence circulaire intrinsque chacune d'elle. %EH tant le taux d'erreur sur le coefficient H Pour avoir la temprature intrieure d'quilibre thermique, il est ncessaire d'intgrer, dans les formules prcdentes, l'indice d'erreur de chaque paramtre. La formule devient alors : Ti = ((Uh / (1 / VZ) x (Lg x %ELg) x (Td - (Chute / 2) - Ti)) / (H x %EH)) + Te Chute = (Uh / (1 / VZ) x (Lg x %ELg) x (Td - (Chute / 2) - Ti)) / (1,1628 x p x (D x %ED)) 1 signifiant un indice d'erreur nul. Le classeur Excel "Plancher.xls" comprend une feuille avec cette mthode de calcul par itrations successives. Afin de se passer de ce type de calcul, il est possible de procder d'une autre faon. On ne perdra pas de vue que les formules qui vont tre prsentes ci-dessous sont des formules approchantes mais donnant malgr tout des rsultats relativement prcis ce qui est suffisant pour dceler l'impact d'une erreur sur la temprature d'quilibre thermique. - Prcisions sur la loi de la rgulation centrale. La temprature d'ambiance d'quilibre des locaux est donn par la relation suivante : Ti = Te / (1 + f) + Td / (1 + 1 / f) f tant le coefficient de rgulation obtenu avec la formule : f = (Ti - Te) / (Td - Ti) A partir de l'quation donnant la temprature d'ambiance d'quilibre, on obtient l'quation de la loi de rgulation qui dfinie la temprature de dpart en fonction de la temprature extrieure : Td = (1 + f) / f x Ti - Te / f Comme le coefficient d'mission surfacique haut Uh, en W/(m.K), est suppos indpendant de l'cart moyen des tempratures (Tm - Ti), ce qui est trs proche de la ralit pour les planchers chauffants, la loi de rgulation se traduit par une droite sur un graphique (voir ci-dessous), la temprature intrieure de consigne tant constante.

Ceci dit, les formules pour estimer la valeur de l'incertitude sur la temprature d'ambiance sont les suivantes : en ce qui concerne le coefficient de rgulation f : I_f = (Td - Te) / (1 + f)2 pour le coefficient de dperditions thermiques H : I_H = H x (%EH - 1) x I_f x (D x 1,1628 x p / H2) x (1 - EXP(n)), en C pour le dbit : I_D = D x (%D - 1) x I_f x -((1,1628 / H) x (1 - EXP(n) + n x EXP(n))), en C pour la longueur de tube : I_Lg = Lg x (%Lg - 1) x I_f x -((Uh / (1 / VZ)) / H) x EXP(n), en C le coefficient n tant obtenu de la manire suivante : n = -(Uh x S) / (D x 1,1628 x p) Exemple numrique. Afin de mieux comprendre le principe du calcul d'une ou plusieurs erreurs pouvant avoir une incidence sur la temprature intrieure, les valeurs de l'exemple prcdent vont tre utilises. Pour pouvoir effectuer les calculs, nous allons admettre une temprature extrieure de base de -7C. Rappel des donnes ncessaires : - Dperditions thermiques corriges, 924,72 W - Temprature intrieure, Ti = 16 C - Temprature de dpart, Td = 40 C - Surface utile de la pice, S = 13 m - Chute de temprature dans la boucle, 8 C - Coefficient H ramen aux dperditions corriges, H = 924,72 / (16 - -7) = 40,21 W/K - Emissions surfaciques moyennes, Uh = (4 x 4,03 + 3,35 x 9) / 13 = 3,56 W/(m.K) ou 924,72 / (36 16) / 13 = 3,56 W/(m.K) - p = 0,99498 kg/l - dbit ncessaire, 924,72 / (1,1628 x 8 x 0,99498) = 99,91 l/h - Longueur de la boucle dans la pice, 40 + 45 = 85 m - VZ moyen, 13 / 85 = 0,152 soit un VZ15 Coefficient de rgulation f : f = (16 - -7) / (40 - 16) = 0,958 Erreur sur f : I_f = (40 - -7) / (1 + 0,958)2 = 12,25 Coefficient n : n = -(3,56 x 13) / (99,91 x 1,1628 x 0,99498) = -0,4 En admettant un pourcentage d'erreur dfavorable de 10% sur chaque paramtre (H, D, Lg) l'incertitude pour chacun d'eux sera : pour le coefficient de dperditions thermiques H : I_H = 40,21 x (1,1 - 1) x 12,25 x (99,91 x 1,1628 x 0,99498 / 40,212) x (1 - EXP(-0,4)) = 1,16 C (1,11 C par itrations avec une chute de 8,37 C) Vrification sur les valeurs obtenues par itrations : Ti d'quilibre = 16 - 1,11 = 14,89 C Ti = ((3,56 x 13 x (40 - (8,37 / 2) - 14,89)) / 44,231) + -7 = 14,89 C Chute = (3,56 x 13 x (40 - (8,37 / 2) - 14,89)) / (1,1628 x 0,99498 x 99,91) = 8,37 C Vrification sur les valeurs obtenues par formules : Ti d'quilibre = 16 - 1,16 = 14,84 C Dec = 44,23 x (14,84 - -7) = 965,98 W Chute = 965,98 / (1,1628 x 0,99498 x 99,91) = 8,35 C Ti = ((3,56 x 13 x (40 - (8,35 / 2) - 14,84)) / 44,23) + -7 = 14,96 C Chute = (3,56 x 13 x (40 - (8,35 / 2) - 14,84)) / (1,1628 x 0,99498 x 99,91) = 8,4 C Les rsultats dmontre la petite imprcision des formules. Rsultats qui restent malgr tout acceptables pour l'utilisation faite. Note : on pourra trouver une petite diffrence dans les rsultats en utilisant une plus grande prcision en ce qui concerne le procd par itrations (4 chiffres ou plus aprs la virgule), ceci tant d l'arrondi du pas (0,15 au lieu de 0,15294) et du coefficient surfacique moyen (3,56 au lieu de 3,5566) pour le dbit :

I_D = 99,91 x (0,9 - 1) x 12,25 x -((1,1628 / 40,21) x (1 - EXP(-0,4) + -0,4 x EXP(-0,4))) = 0,218 C (0,206 C par itrations avec une chute de 8,81 C) pour la longueur de tube : I_Lg = 85 x (0,9 - 1) x 12,25 x -((3,56 / (1 / 0,15)) / 40,21) x EXP(-0,4) = 0,93 C (1,03 C par itrations avec une chute de 7,64 C) Soit un total de : I_Totale = 1,16 + 0,218 + 0,93 = 2,308 C (2,522 C par itrations) Ti = 16 - 2,308 = 13,692 C (13,478 C par itrations sur les 3 paramtres avec une chute de 8,706 C) Pour corriger cette erreur totale (2,522 C), une augmentation de la temprature de dpart de 5,8 C sera ncessaire (obtenue par itrations). Le nouveau coefficient f sera de : f = (16 - -7) / (45,8 - 16) = 0,7718 Ti = -7 / (1 + 0,7718) + 45,8 / (1 + 1 / 0,7718) = 16 C Td = (1 + 0,7718) / 0,7718 x 16 - -7 / 0,7718 = 45,8 C Seulement, en augmentant la temprature de dpart, on va crer une surchauffe des pices initialement chauffes la bonne temprature d'quilibre thermique. Pour rtablir le bon quilibre, une correction sur le dbit devra tre faite. Admettons maintenant, une pice aux caractristiques nominales identiques la pice prcdente. Avec une temprature de dpart de 45,8 C la temprature d'quilibre thermique se situera aux environs de 18,89 C. Pour obtenir nouveau la temprature d'ambiance souhaite, une rduction non ngligeable d'environ 41% du dbit sera ncessaire, soit : 99,91 x 0,4082 = 40,783 l/h Ce qui va donner une chute de 19,599 C, chute relativement importante pour un plancher chauffant. Vrification : Q = 19,599 x 1,1628 x 0,99498 x 40,783 = 924,76 W (la diffrence avec 924,72 W tant due au jeu des arrondis) Cet exemple dmontre la ncessit d'utiliser les valeurs les plus prcises possible pour le dimensionnement d'une installation en plancher chauffant surtout en ce qui concerne les dperditions thermiques et, dans une moindre importance, la longueur de tube. On remarque qu'une erreur sur le dbit a moins d'influence sur la temprature intrieure que les autres paramtres. 10% de dbit en plus occasionne seulement une augmentation de temprature de 0,189 C alors qu'une carence de dbit de 10% occasionne une baisse de 0,206 C. Ceci dmontre qu'il est moins grave d'avoir un dbit suprieur celui ncessaire qu'un dbit infrieur. Il faut malgr tout rgler au mieux les dbits afin de ne pas crer des dsquilibres entres les diffrentes boucles. Plancher en mode rafrachissement. Quand on a un plancher chauffant, il est lgitime de vouloir en faire, en priode estivale, un plancher rafrachissant afin d'amliorer le confort du logement. Le plancher chauffant prend alors le nom de "plancher rversible". Le terme employ est bien "rafrachissant" et non "climatisant" car le plancher rafrachissant est limit dans sa possibilit refroidir l'air ambiant et ceci pour plusieurs raisons : - la premire et non des moindres, est le risque de condensation de l'humidit de l'air la surface du sol ce qui limite vers le bas la temprature du fluide. - le sens du flux thermique qui ne favorise pas la convection. - du fait de ce sens de flux thermique non favorable, la rsistance thermique superficielle est plus importante (1 / 6,25 = 0,16 m.K/W contre 1 / 11,6 = 0,086 m.K/W) ce qui rduit de faon significative les valeurs du coefficient surfacique Uh (voir tableau 1bis). - l'cart moyen des tempratures est moins important qu'en chauffage, ce qui rduit encore la possibilit d'absorber et demande de rduire au minimum les apports thermiques et ceci dans la conception du logement et dans le mode de vie.

Rgles respecter pour les planchers rversibles. - Les isolants thermiques base de matires plastiques alvolaires sont seuls utilisables (polystyrne expans, polystyrne extrud, mousse de polyurthanne). - Comme en climatisation, toutes les canalisations apparentes et accessoires (pompe, vase, vanne, etc.) doivent tre soit calorifugs, soit placs dans des dispositifs (caissons isols par exemple) de telle sorte qu'il n'y ait aucun risque de condensation. Ne pas oublier les collecteurs/distributeurs et les tubes

dpart/retour vers le plancher. - La rsistance thermique au dessus du tube ne dpassera pas 0,13 m.K/W (contre 0,15 m.K/W pour un plancher fonctionnant en mode chauffage exclusivement), celle des revtements de sol y compris l'isolation acoustique ventuelle, situs au-dessus des lments chauffants, tant limite 0,09 m.K/W et celle de la dalle proprement dite 0,04 m.K/W. - Il y a lieu de veiller ce que les dalles ne prsentent pas une trop forte inertie thermique. Il est donc ncessaire de limiter leur masse surfacique (masse compte au dessus de l'isolant) augmente de celle du revtement de sol associ 160 kg/m. Note : Cela correspond une paisseur totale au dessus de l'isolant (revtement de sol compris) d'environ 7 cm. - Les installations de VMC sont obligatoires et doivent rester en fonctionnement durant la priode estivale. Dans des installations importantes, l'air insuffl peut tre pralablement trait.

Zone gographique de la France Zone ctire de la Manche, de la mer du Nord et de l'ocan atlantique au nord de l'embouchure de la Loire, largeur 30 kms Zone ctire de l'ocan atlantique au sud de l'embouchure de la Loire et au nord de l'embouchure de la Garonne, largeur 50 kms Zone ctire de l'ocan atlantique au sud l'embouchure de la Garonne, largeur 50 kms Zone ctire mditerranenne, largeur 50 kms Zone intrieure

Temprature minimale de dpart du fluide 19 C 20 C 21 C 22 C 18 C

- Le circuit doit comporter un dispositif limitant la temprature l'entre des panneaux la temprature ci-dessus. Ce dispositif peut tre intgr la rgulation. - Un dispositif de scurit indpendant de la rgulation, avec rarmement manuel et fonctionnant mme en l'absence de courant ou de fluide moteur, coupe imprativement la fourniture de froid au niveau des panneaux lorsque la temprature de fluide atteint 12 C. - La puissance d'absorption est limite par la conception de la grille en tenant compte des exigences de confort et des risques de condensation. Si la charge climatique dpasse la puissance d'absorption, on admet une augmentation de la temprature intrieure. Cependant, dans certaines rgions o les besoins en froid peuvent tre importants, il peut tre intressant de surdimensionner le plancher par rapport ce qu'il aurait t s'il avait t calcul pour le chaud de faon augmenter ses possibilits d'absorption. Dans ce cas, la temprature de fluide et le dbit seront ajusts pour couvrir les besoins en chaud. - Les circuits pices humides seront ferms en t. Si on utilise des rgulations individuelles dans certaines pices, il faudra prvoir un basculement du sens d'action des thermostats lors de l'aiguillage des fluides. Ne pas oublier de modifier les valeurs de consigne des thermostats. La consigne d't des thermostats d'ambiance des rgulations individuelles ne descendra pas au dessous de 24 C. - Une installation de climatisation doit comporter par local desservi un ou plusieurs dispositifs d'arrt manuel et de rglage automatique de la fourniture de froid en fonction de la temprature intrieure. Lorsque le froid est fourni par un plancher rafrachissant, ce dispositif peut tre commun des locaux d'une surface totale maximale de 150 m2. Calcul du plancher rafrachissant. La solution la plus utilise est de ne pas tenir compte du mode rafrachissant et de dimensionner le plancher pour le mode chauffage, ce qui n'est pas forcment la meilleure mthode mais la plus simple. Sachant que la capacit du plancher, en mode rafrachissant, absorber l'nergie gnre par les apports thermiques est bien infrieure la capacit mettre, en mode chauffage, pour couvrir les dperditions thermiques, il est peut tre bon, lors des calculs de dimensionnement des grilles pour le chauffage, de prendre en compte le fait que le plancher fonctionnera aussi en mode rafrachissant. Comme l'cart moyen des temprature est plus faible qu'en chauffage puisque la temprature du fluide est limite vers le bas pour cause de condensation, en rafrachissement, la densit de tube devrait tre plus importante qu'en mode chauffage. Seulement, si le calcul en chauffage est fait partir d'une temprature de dpart la plus basse possible, la densit de tube sera probablement maximale dans les pices ayant les charges calorifiques les plus importantes (majoritairement un VZ10, les pices humides n'tant pas prisent en compte puisque le rafrachissement de ces dernires est dconseill pour cause de risque augment de la condensation) cette densit ne pourra pas tre augmente. Mise part la temprature du fluide, il reste encore un paramtre sur lequel on peut agir afin d'augmenter l'cart moyen des tempratures. Ce paramtre est le dbit. Comme la puissance thermique n'est pas

proportionnelle au dbit, une augmentation de 50% de dbit n'augmentera pas pour autant la capacit d'absorption du plancher mais il va malgr tout lgrement creuser l'cart moyen des tempratures. Pour pouvoir augmenter le dbit sans pour autant toucher aux rglages des organes d'quilibrage, un choix judicieux du circulateur peut tre fait. En choisissant un circulateur multi vitesses et en dimensionnant le dbit ncessaire au chauffage par rapport la vitesse 2, au moment de passer en mode rafrachissant il suffira de passer de la vitesse 2 la vitesse 3 (dans le croquis en exemple cidessous, le gain en dbit est d'environ 18% : 1220 / 1030 = 1,18).

Phnomne de la condensation. La condensation de la vapeur d'eau contenue dans l'air ambiant sur la surface du sol est l'inconvnient majeur du plancher rafrachissant. Quelques prcisions pour en comprendre un peu mieux le phnomne. La composition de l'air sec est de 78% d'azote et 21% d'oxygne. Le 1% restant tant constitu de divers autres gaz. L'air contient aussi de l'eau sous forme de vapeur d'eau. A une temprature et une pression donne (on utilise gnralement la pression atmosphrique au niveau 0, soit 101325 Pa), un volume d'air ne peut contenir qu'un volume de vapeur d'eau. Ce volume est maximal pour une humidit relative de 100% appel pression de vapeur saturante (Pvs). Si le taux d'humidit est infrieur 100%, on parle alors de pression partielle de vapeur d'eau (Pv). Quand, pour une temprature donne, on additionne de la vapeur d'eau un air satur, ceci entrane la condensation immdiate de cette vapeur d'eau, cette temprature est alors appele temprature de rose. Dans le cas tudi ici, ceci veut dire que sitt que l'air rencontre une paroi froide il va se refroidir son contact et si cette paroi est une temprature infrieure au point de rose, la vapeur d'eau contenue dans l'air en contact avec la paroi va se condenser. Pour connatre la pression de vapeur saturante dans la plage de temprature d'air qui nous intresse (0 50 C), la formule est la suivante : Pvs = 288,68 x (1,098 + T / 100)8,02, en Pa En partant de la formule ci-dessus, on peut calculer la temprature de rose : Trose = ((Pv / 288,68)(1 / 8,02) - 1,098) x 100, en C Pour connatre l'humidit absolue en Kg d'eau / Kg d'air sec, la formule est la suivante : r = 0,6221 x Pv / (P - Pv), en Kgeau/Kgair_sec P tant la pression atmosphrique prise gnralement gale 101325 Pa Exemple, admettons une temprature de l'air de 25C et une humidit relative de 50%, quelle sera la temprature de rose ? La pression de vapeur saturante ( 100% d'humidit) est de :

Pvs = 288,68 x (1,098 + 25 / 100)8,02 = 3166,14 Pa La pression partielle est obtenue en multipliant la pression de vapeur saturante par le taux d'humidit, soit : Pv = 3166,14 x 0,5 = 1583,07 Pa L'humidit absolue est donc de : r = 0,6221 x 1583,07 / (101325 - 1583,07) = 0,00978 Kgeau/Kgair_sec soit 9,78 geau/Kgair_sec La temprature de rose est : Trose = ((1583,07 / 288,68)(1 / 8,02) - 1,098) x 100 = 13,84 C Le graphique ci-dessous illustre en partie ces rsultats.

Ceci signifie que si la temprature superficielle du sol est infrieure 13,84 C, l'humidit relative va passer de 50% 100% dans la zone d'change et il y aura alors condensation de la vapeur d'eau de cet air refroidi. Exemple de dimensionnement. En admettant une temprature de base t de 30 C pour une hygromtrie de 40%. La temprature d'ambiance souhaite est de 26 C (si aucune protection solaire n'est utilise et qu'il n'y a pas de rafrachissement du logement par un fort renouvellement d'air durant la nuit, cette temprature ne sera probablement pas atteinte avec seulement le plancher rafrachissant), le taux d'humidit relative par rapport l'air extrieur est de : Hr = 40 x Pvs(30C) / Pvs(26C) = 50,5% Si on estime, de faon arbitraire, 5% l'humidit produite par les occupants et leurs activits (la valeur tant trs variable), le taux d'humidit relative de la pice est alors de 55,5%. Afin d'amliorer au maximum l'change thermique (la puissance absorbe n'tant pas proportionnelle au dbit, le gain ne sera pas norme mais c'est toujours a de gagn), on adopte, comme indiqu plus haut, un gain de 18% de dbit en passant de la vitesse 2 la vitesse 3. En reprenant les donnes de l'exemple qui a servi au dimensionnement du plancher au paragraphe "Conduite des calculs", le dbit est de 85,67 l/h pour une Rth de 0,04 m.K/W, donc en appliquant une augmentation de dbit de 18%, celui-ci passe : D = 85,67 x 1,18 = 101 l/h Afin de pouvoir connatre la puissance absorbe, il faut connatre l'augmentation de temprature en sortie de boucle (retour), pour cela, il est ncessaire d'avoir recours des itrations successives. Dans un premier temps, savoir le coefficient d'absorption de la dalle en W/(m.K) pour cela, se rendre sur le tableau 1 bis (valeur de Uh pour un plancher en mode rafrachissement) et de trouver la valeur correspondant du tube de 16x20 pour une Rth de 0,04 m.K/W avec un VZ de 10 et de 20,

on trouve 4,14 W/(m.K) pour la zone de bordure (VZ10) et 3,67 W/(m.K) pour la zone normale (VZ20). De l, nous allons dfinir un coefficient moyen : Uh = (4,14 x 4 + 3,67 x 9) / 13 = 3,815 W/(m.K) L'augmentation de temprature peut alors tre dfinie par itrations avec la formule suivante : TAug = (Uh x (Ti - (Td + TAug / 2)) x A) / (D x 1,1628 x p) A tant la surface de la grille, en m Pour une temprature d'eau moyenne de 15 C, p = 0,99905 kg/l La temprature de dpart du fluide doit, dans un premier temps, tre dfinie de manire arbitraire car elle est limite vers le bas par le risque de condensation. Dans la zone intrieure de la France cette temprature conseille dans le DTU est de 18 C. Pour procder l'obtention de la valeur de cette augmentation, il est possible de le faire soit manuellement, soit l'aide d'un programme informatique (Solver d'Excel par exemple) soit l'aide d'une calculatrice scientifique. Pour cette dernire, ceci ncessite l'emploi du rsolveur d'quation (Solver) et la formule est (sur Ti 89 Titanium) : rsol(3.815*(26-(18+x/2))*13/(101*1.1628*0.99905)=x,x) TAug = (3,815 x (26 - (18 + 2,792 / 2)) x 13) / (101 x 1,1628 x 0,99905) = 2,792 C D'o une puissance absorbe de : Qabs = (3,185 x (26 - (18 + (2,792 / 2))) x 13 = 327,53 W La faible puissance d'absorption est due, d'une part au plus faible coefficient surfacique haut moyen (3,815 W/(m.K) contre 5,32 W/(m.K) pour le mode chauffage) et d'autre part, du plus faible cart moyen des tempratures (6,604 C contre 18,7173 C pour le mode chauffage dans l'exemple plus haut). Si le plancher tait entirement en VZ10, la puissance absorb serait alors de : TAug = (4,14 x (26 - (18 + 2,985 / 2)) x 13) / (101 x 1,1628 x 0,99905) = 2,985 C Qabs = (4,14 x (26 - (18 + (2,985 / 2))) x 13 = 350,23 W Soit un gain de puissance de : QSup = ((350,23 / 327,53) - 1) x 100 = 6,93% Dans ce cas, ceci oblige un re-calcul complet en mode chauffage. C'est pour cette raison qu'il est ncessaire de savoir, avant d'effectuer les calculs de dimensionnement, si le plancher va tre rversible ou non. Si le plancher est prvu pour fonctionner en mode rafrachissement, il peut tre judicieux d'effectuer le calcul en mode chauffage en adoptant une temprature de dpart la plus basse possible, ce qui va obliger une plus grande concentration de tube. De toute faon, mme si le plancher n'est pas rversible, il est conseill d'adopter une temprature de dpart du fluide la plus basse possible afin d'augmenter le rendement d'installation. Dans ce cas, il faut porter attention au risque que les missions thermiques ne puissent couvrir les dperditions thermiques et alors, un appoint sera ncessaire, ce qui n'est probablement pas le but recherch. Pour rendre plus performant le plancher rafrachissant, il est possible d'abaisser la temprature de dpart du fluide de faon augmenter l'cart moyen des tempratures tout en sachant qu'il y a un risque de condensation de la vapeur d'eau contenue dans l'air ambiant et ceci pas seulement au centre de la pice mais surtout dans les parties faiblement ventiles comme le dessous des meubles o le plus faible change thermique tend diminuer encore plus la temprature de l'air. Un facteur est encore prendre en compte, c'est l'augmentation rapide du taux d'humidit dans la pice par temps de pluie ou d'orage ou alors par une activit encore plus soutenue des occupants (un plus grand nombre d'occupants, activit culinaire avec fort dgagement de vapeur d'eau, etc...). Pour cette raison et donc pour se donner une marge de scurit, il est possible de prendre un coefficient majorant le taux d'humidit retenu pour les calculs. Ce coefficient peut tre choisi de manire arbitraire, 10 15% semble raisonnable sachant que l'idal est d'avoir une rgulation qui gre la temprature de dpart en fonction de la temprature ambiante et du taux hygromtrique afin d'avoir une absorption maximale. Cette marge est d'autant plus ncessaire que le plancher a une inertie non ngligeable et malgr la mesure hygromtrique par la sonde de la rgulation pratiquement instantane, si l'humidit augmente subitement dans la pice, la rgulation va ragir mais cause de l'inertie, le plancher va mettre un certain temps avant de se rchauffer et la condensation sera pratiquement invitable. Il est maintenant possible de chercher la temprature de dpart du fluide en fonction de la temprature de rose. Pour cela, il est ncessaire de connatre la temprature superficielle du sol et dans le cas de l'exemple, le calcul doit concerner seulement la zone de bordure puisqu'il c'est l qu'il y a la plus grande concentration de tubes. Dans ce cas, le calcul de l'augmentation de temprature du fluide doit lui aussi porter seulement sur la zone de bordure et non sur toute la grille car sinon, la temprature moyenne du fluide sera fausse (sous value). La temprature superficielle est obtenue de la manire suivante :

Tpr = (Uh / 6,25 x (-DeltaT) + Ti) x 0,95, soit : Tpr = (Uh / 6,25 x (Td + TAug / 2 - Ti) + Ti) x 0,95 Comme la temprature obtenue avec la formule simplifie est lgrement suprieure la valeur obtenue avec le calcul d'une srie convergente, mais donnant des rsultats plus proche de la ralit, un coefficient de minoration de 0,95 est utilis sur le rsultat afin de s'approcher le plus possible de la ralit. Afin de connatre la temprature de dpart du fluide la mieux adapte, l encore il est ncessaire d'avoir recours des itrations successives afin de trouver et l'augmentation de temprature en sortie de boucle et la temprature de dpart minimale de faon viter le risque de condensation. Le taux d'hygromtrie retenu avec une majoration de 15% est donc de : Hr = 55,5 x 1,15 = 63,83% Avec 63,83% et une temprature de l'air de 26 C, la temprature de rose est de : Pv = 288,68 x (1,098 + 26 / 100)8,02 x 0,6883 = 2312,33 Pa Trose = ((2312,33 / 288,68)(1 / 8,02) - 1,098) x 100 = 19,82 C La temprature superficielle du sol (ici dans la zone de bordure) doit tre suprieure 19,82 C. Avec une temprature de dpart de 18 C : TAug = (4,14 x (26 - (18 + TAug / 2)) x 4) / (101 x 1,1628 x 0,99905) = 1,0547 C Tpr = (4,14 / 6,25 x (18 + 1,0547 / 2 - 26) + 26) x 0,95 = 19,99 C Avec une temprature de dpart de 17 C : TAug = (4,14 x (26 - (17 + TAug / 2)) x 4) / (101 x 1,1628 x 0,99905) = 1,1865 C Tpr = (4,14 / 6,25 x (17 + 1,1865 / 2 - 26) + 26) x 0,95 = 19,41 C La temprature de dpart ne devra pas tre infrieure 18 C car dans ce cas, la temprature superficielle dans la zone de bordure est de 19,99 C (valeur immdiatement suprieure).