Éco-construction d'un bâtiment à énergie positive

Pour que la chaleur produite par le générateur soit répartie dans les différents locaux à chauffer, il est nécessaire de la transporter, notamment à travers des canalisation. Pour cela, il existe deux moyens :

• par différence de masse volumique : système thermosiphon pour les fluides liquides ou par convection pour les fluides gazeux (air). Sous l'effet de la chaleur, la partie la plus chaude du fluide, plus légère, s'élève et est remplacée par la partie la plus froide.

• par moyen mécanique : pompes ou circulateurs pour les fluides liquides, ventilateurs pour les fluides gazeux (air).

La chaudière chauffe l'eau, cette eau chaude se trouvant plus légère que l'eau froide, s'élève dans une colonne montante appelé « aller ».

Une circulation se crée et distribue l'eau aux émetteurs qui transmettent sa chaleur dans la pièce, c'est l'échange thermique.

L'eau refroidie par cet échange retourne a la chaudière (canalisation appelé « retour »), poussée par l'eau chaude.

Le cycle se termine, l'eau se recharge en chaleur dans le générateur pour être a nouveau redistribuée. On se alors de la présence d'un circulateur.

1m³ d'eau à 4 degrés pèse 1000 kg, 988 kg à 50 °C et 965 kg à 90°C soit une différence de 23 kg sur un régime de fonctionnement 50/90.

Les diamètres des canalisations sont plus importantes que ceux des installations avec circulateurs pour permettre un bon écoulement du fluide en minimisant les pertes de charges.

Pour absorber cette dilatation et sécuriser le réseau on utilise un vase d'expansion ouvert (soumis à la pression atmosphérique).

Pour favoriser le système thermosiphon (montée / descente), les modes de raccordements privilégiés sont :

• le système dit « parapluie »,

• le système dit « chandelle ».

La fonction principale du circulateur est de vaincre les pertes de charges engendrées par le réseau de distribution ( nature du matériau, longueur du réseau, nombre de singularités : coudes, tés...).

Ces frottements induisent une perte de pression le long du parcours.

Dans un circuit fermé, l'eau circule de refoulement du circulateur vers l'aspiration parce que la pression en sortie est supérieure à celle de l'entrée.

Le gain de pression ainsi fourni par le circulateur est appelé « hauteur manométrique ». Cette hauteur manométrique correspond à la perte de charge totale du réseau.

Point de fonctionnement du circulateur ou association pompe / réseau : Un circulateur raccordé sur un circuit de distribution stabilisera son débit à une valeur pour laquelle la pression qu'il fournit équivaut à la résistance du circuit. Ce point est le seul point de fonctionnement possible.

Il correspond à l'intersection entre sa courbe caractéristique de fonctionnement et celle du circuit.

Il définit la hauteur manométrique et le débit fournis par le circulateur lorsque, fonctionnant à une vitesse donnée, il est raccordé au circuit considéré.

Les circulateurs possèdent plusieurs niveaux de vitesses de rotation correspondant à différentes puissances et consommations électriques.

Les circulateurs électroniques peuvent les moduler et les adapter plus finement au réseau et à ses variations de pertes de charges (différences d'ouvertures des robinets thermostatiques sur les radiateurs).

Pour que toutes les pièces du bâtiment soit correctement chauffées, il est nécessaire que tous les émetteurs soient correctement irrigués, que certains ne soient pas plus favorisés en débit que d'autres. Il faudra « équilibrer » l'installation pour que le débit total soit correctement réparti dans toute l'installation.

Pour cela, la méthode consiste à ouvrir complétement le réseau le plus défavorisé (le plus long et/ou comportant le plus de singularités) et brider progressivement les autres circuits, du plus favorisé au moins favorisé grâce à des vannes de réglage (ou d'équilibrage) situées au bas des radiateurs ou en pied de colonne des divers réseaux et en affinant le réglage jusqu'à arriver à une répartition harmonieuse des débits, c'est à dire de la puissance thermique apportée aux émetteurs.

Il existe plusieurs systèmes pour faire circuler le fluide caloporteur dans le réseau de distribution :

• parapluie, chandelle ou drapeau avec des colonnes montantes,

• système « pieuvre » avec chaque émetteur raccordé en aller et retour à un collecteur qui peut comporter des vannes d'équilibrage ainsi que des robinets thermostatiques de régulation de température circuits de planchers chauffants),

• boucle de Tichelmann pour laquelle les émetteurs les plus favorisés à l'aller (trajet plus court) seront d'autant handicapés pour le retour à la chaudière (trajet plus long), ce qui favorise l'équilibrage général de l'installation.