Système de chauffage de l'eau à circulation forcée : schémas, options de mise en œuvre, détails techniques

De nombreuses solutions modernes pour chauffer l'eau des maisons nécessitent l'utilisation d'un groupe de pompes.La conception et l'installation d'un système de chauffage à circulation forcée doivent être réalisées en tenant compte des problèmes techniques posés par le mouvement rapide du liquide de refroidissement.

La haute pression dans le circuit de chauffage permet la mise en œuvre de nombreux schémas électriques. D'accord, c'est un avantage important d'un système de chauffage à circulation forcée. Cependant, la mise en place d'un tel système nécessite une conception compétente.

Nous vous indiquerons par quelles caractéristiques les principaux composants de fonctionnement du système sont sélectionnés, et nous décrirons également en détail les options possibles pour le câblage de la ligne principale et les méthodes d'organisation du circuit de chauffage.

Caractéristiques techniques des principaux composants du système

Le schéma forcé se distingue du schéma naturel par l'ajout d'une ou plusieurs pompes de circulation. En raison de l'augmentation de la pression et de la vitesse de déplacement du liquide de refroidissement, les règles de formation des nœuds et l'emplacement des éléments du circuit changent.

Ce fait doit être pris en compte afin de garantir un chauffage de haute qualité à circulation forcée.

Exigences générales pour le groupe de pompes

Les pompes de circulation sont sélectionnées en fonction des exigences relatives au volume d'eau distillée (mètre cube par heure) et à la pression (mètre). Le calcul des deux paramètres dépend de la cylindrée du logement chauffé et du mode de chauffage, ainsi que de la longueur du circuit d'eau et du diamètre de ses canalisations.

La pompe doit être sélectionnée de manière à ce que ses paramètres ne correspondent pas aux exigences du système.Cela vous permettra d'ajouter des éléments au circuit, si nécessaire, sans remplacer la pompe.

Fondamentalement, les pompes sont conçues pour une tension de 220 Volts, mais il existe également celles prenant en charge le 12 Volts. En cas de surtensions, il est nécessaire d'installer un stabilisateur pour éviter toute panne de l'appareil.

En cas de coupures de courant fréquentes, vous devez veiller à la disponibilité Alimentation sans interruption. Il n'est pas nécessaire de prendre un UPS puissant - les appareils avec une consommation supérieure à 150 watts par heure sont rarement utilisés pour chauffer des maisons privées.

Classiquement, les pompes de circulation peuvent être divisées en deux types selon la position du moteur. Les appareils à rotor sec ont un rendement plus élevé, mais ont un niveau sonore plus élevé et une durée de vie réduite que ceux à rotor humide.

Si le câblage du système permet un mouvement naturel du liquide de refroidissement le long du circuit, la pompe doit alors être installée via une dérivation. Dans ce cas, en cas de panne ou de coupure de courant, il est possible de faire passer le chauffage en mode circulation gravitaire.

L'eau peut également circuler à travers une pompe qui ne fonctionne pas, mais cela créera une forte résistance à son mouvement.

Le choix en faveur d'un modèle de pompe par rapport à un système de chauffage spécifique se fait en déterminant le point de fonctionnement et son respect des valeurs de débit de liquide de refroidissement requises (+)

Le problème de l'arrêt de la pompe est particulièrement pressant lors de l'utilisation d'un chauffage par poêle ou cheminée. Dans ce cas, le four continuera à chauffer l'échangeur de chaleur et l'eau qu'il contient pourrait bouillir et l'ensemble du système pourrait tomber en panne pendant une longue période.

Il vaut mieux faire installation de pompe sur le tuyau de retour, car la température de l'eau plus basse prolongera sa durée de vie.S'il n'est pas possible d'installer la pompe ailleurs que sur le tuyau sortant de la chaudière, il convient d'utiliser une pompe avec joints en céramique.

Bien qu'ils puissent résister à des températures allant jusqu'à 110°C, si le système bout, ils peuvent avoir des problèmes de fonctionnement.

En installant la pompe dans le circuit via un by-pass, vous pouvez obtenir non seulement des conditions de fonctionnement normales basées sur le principe de circulation naturelle, mais également la possibilité de retirer la pompe sans vidanger l'eau.

Des informations utiles sur le choix des pompes de circulation pour un système de chauffage sont fournies dans les articles :

1. Sélection d'une pompe de circulation : dispositif, types et règles de choix d'une pompe à chaleur
2. Pompe de circulation pour le chauffage : dix meilleurs modèles et conseils pour les acheteurs

Subtilités du choix des chaudières et des fours

L'utilisation de chaudières électriques et à gaz et de fours à combustion longue comme générateurs de chaleur est intéressante du point de vue de la facilité de contrôle du flux de chaleur à travers l'échangeur de chaleur.

Application poêles à combustible solide, en particulier les conceptions faites maison, génèrent une génération de chaleur insuffisante ou excessive. Cependant, leur utilisation est souvent justifiée du point de vue du faible coût et de la disponibilité du carburant.

Il existe de nombreux modèles électriques et chaudières à gaz avec pompe intégrée. D'une part, le système de circulation intégré est adapté à la puissance de la chaudière et permet d'éviter l'achat et l'installation d'une pompe séparée. D'un autre côté, si la pompe intégrée tombe en panne, elle ne sera pas aussi facile à réparer ou à remplacer qu'une pompe séparée.

Une chaudière électrique avec pompe intégrée est une solution prête à l'emploi et compacte à intégrer dans un circuit à circulation forcée

Les exigences pour la chaudière lors de l'utilisation de la circulation forcée sont les mêmes que lors de l'utilisation de la circulation naturelle :

• Calcul de la puissance de la chaudière - l'indicateur doit satisfaire les besoins de chauffage de la maison dans les conditions les plus sévères pour une certaine zone. Il est conseillé de disposer d'une petite réserve de marche (10-20 %) en raison d'éventuels cas de force majeure pouvant survenir dans le système de chauffage.
• Avertissement d'ébullition du liquide de refroidissement dans l'échangeur de chaleur. Cette exigence est plus facile à remplir en utilisant une combinaison « four-pompe » qu’en utilisant un modèle gravitationnel de mouvement des fluides.

Pour éviter que l'eau ne bout dans l'échangeur thermique de la chaudière, il suffit d'ajuster la puissance en fonction de la température du liquide de sortie. Cette méthode fonctionne pour tout type de circulation.

L'unité de contrôle du mode de fonctionnement de la chaudière à combustible solide comprend la fonction de démarrage de la pompe lorsque des températures critiques sont atteintes à la sortie de l'échangeur de chaleur

Pour les poêles à circulation naturelle, il n'existe aucun moyen d'empêcher l'ébullition du liquide de refroidissement en cas de quantité excessive de combustible chargé. La seule option en présence d'une pompe est d'augmenter le volume de liquide entraîné à travers l'échangeur de chaleur.

De plus, un tel système d'urgence peut être rendu automatique à l'aide d'un thermostat et d'une unité de contrôle de la vitesse de la pompe.

Installation et test du circuit d'eau

Avec un système de chauffage utilisant la circulation forcée, les vitesses de l'eau seront plus élevées que dans le modèle gravitaire. Par conséquent, il est possible d’utiliser un diamètre de tuyau plus petit avec les mêmes paramètres de chauffage du bâtiment. Cela réduit le coût du chauffage de l'eau en termes de coûts pour les tuyaux, les raccords et les raccords.

De plus, les éléments de contour de plus petit diamètre sont plus faciles à cacher dans des niches technologiques ou à s'intégrer à l'intérieur des locaux.

Par rapport à la circulation naturelle, une pression hydrodynamique accrue de l’écoulement s’ajoutera à la pression hydrostatique de la colonne de liquide. Par conséquent, afin d'éviter la formation de fuites ou, surtout, une percée du système, il est nécessaire de respecter certaines règles.

En cas de passage de la circulation gravitationnelle à la circulation forcée, il est nécessaire d'éliminer toutes les fuites, même mineures, dans le circuit. À mesure que la pression augmente, le débit augmentera, ce qui, en plus du problème dans la pièce, entraînera une diminution de la quantité de liquide de refroidissement et son aération excessive (saturation de l'air).

Avant le début de la saison de chauffage, il est nécessaire d'effectuer des tests hydrauliques de résistance du circuit avec la pression maximale utilisée voire légèrement supérieure. Cela vous permettra d'identifier les problèmes et de les éliminer avant l'arrivée du froid, lorsqu'un arrêt prolongé du chauffage pour réparation n'est pas souhaitable.

Des fuites de radiateurs de chauffage peuvent survenir dans les endroits les plus inattendus et résoudre le problème prendra beaucoup de temps, il est donc préférable de vérifier l'intégrité du système à l'avance

Étant donné que la vitesse de déplacement du liquide de refroidissement sera supérieure à 0,25 m/s, selon le SNiP 41-01-2003, il n'est pas nécessaire de maintenir une pente constante des tuyaux pour éliminer l'air du circuit. Ainsi, avec une circulation forcée, l'installation des canalisations et des radiateurs est un peu plus simple qu'avec un circuit gravitaire.

Options de chauffage à circulation forcée

Le recours à la circulation forcée permet de s'éloigner du principe de conception du câblage avec la prise en compte obligatoire de la différence de pression hydrostatique, nécessaire au fonctionnement en circuit gravitaire.

Cela ajoute de la variabilité lors de la modélisation de la géométrie du circuit d'eau et offre la possibilité d'utiliser des solutions telles que le chauffage par capteurs ou le chauffage par le sol de grandes surfaces.

Application du câblage supérieur et inférieur

Tout système de chauffage peut être conditionnellement classé comme câblage supérieur ou inférieur. Avec le câblage aérien, l'eau chaude monte au-dessus des appareils de chauffage, puis, s'écoulant, chauffe les radiateurs. Avec le bas - l'eau chaude est fournie par le bas. Chaque option a ses côtés positifs.

Le câblage supérieur est également utilisé pour la circulation naturelle. Les circuits de chauffage de ce type permettent donc d’utiliser les deux types de circulation. Ceci, d'une part, offre la possibilité de choisir et, d'autre part, augmente la fiabilité du système.

En cas de panne de courant ou de panne de pompe, le mouvement de l'eau le long du circuit se poursuivra, quoique à une vitesse inférieure.

Une bonne pression permet de choisir entre le câblage supérieur et inférieur, en tenant compte de la commodité des tuyaux alimentant les radiateurs en liquide de refroidissement (+)

Lors de l'utilisation d'un câblage inférieur, la longueur totale des tuyaux est plus courte, ce qui réduit le coût de création du système. De plus, il n'est pas nécessaire de poser des contremarches à l'étage supérieur, ce qui est bon du point de vue de la conception de la pièce. Le tuyau d'alimentation en eau chaude inférieur est posé soit au sous-sol, soit au niveau du sol du premier étage.

Variétés de schémas de connexion monotube

Le système monotube utilise le même tuyau pour fournir de l'eau chaude aux radiateurs et évacuer l'eau froide vers la chaudière de chauffage. Avec cette disposition, la longueur des tuyaux utilisés est presque réduite de moitié et le nombre de raccords et de vannes d'arrêt est réduit.

Cependant, les radiateurs sont chauffés de manière séquentielle. Par conséquent, lors du calcul du nombre de sections, il est nécessaire de prendre en compte la diminution progressive de la température du liquide de refroidissement fourni.

Le raccordement en série de radiateurs utilisant un seul tuyau pour l'alimentation en liquide de refroidissement est souvent utilisé dans les maisons modernes pour minimiser les coûts de matériaux et simplifier les travaux d'installation.

Les circuits monotubes peuvent être réalisés en versions horizontales et verticales. Avec circulation forcée, si des colonnes montantes verticales sont utilisées, l'eau chaude peut être fournie non seulement par le haut, mais également par le bas.

La faisabilité d'utiliser l'une ou l'autre option dépend non seulement de la commodité de l'installation des tuyaux, mais également du nombre maximum autorisé de radiateurs sur une colonne montante d'un circuit monotube.

Il existe deux manières de connecter des radiateurs de chauffage :

• Connexion série — le liquide de refroidissement circule dans tous les radiateurs.Dans ce cas, un nombre minimum de tuyaux est requis, mais s'il est nécessaire d'éteindre l'un des radiateurs, toute la branche du système devra être arrêtée.
• Connexion de contournement — le liquide de refroidissement peut s'écouler en contournant le radiateur par la dérivation installée. Grâce à un système de robinetterie, vous pouvez rediriger le flux vers le radiateur, ce qui permettra de le réparer ou de le démonter sans arrêter le chauffage.

Un circuit monotube est souvent utilisé pour le chauffage, mais s'il y a un grand nombre de radiateurs, une autre option est utilisée pour les chauffer uniformément.

Les schémas monotubes offrent de nombreuses options de mise en œuvre pour la circulation forcée, il est donc assez simple de choisir la solution appropriée pour une géométrie de pièce spécifique (+)

Modalités d'utilisation de la version bitube

Un schéma de circuit de chauffage utilisant un deuxième tuyau pour évacuer l'eau refroidie vers la chaudière est appelé système à deux tuyaux. La longueur des canalisations augmente, tout comme le nombre de connexions et d'appareils.

Cependant, le système présente un avantage important : un liquide de refroidissement de même température est fourni à chaque radiateur. Cela rend l'option à deux tuyaux très attrayante.

Pour le chauffage de l'eau à circulation forcée, un câblage horizontal et vertical est utilisé. De plus, avec la version verticale, il est possible d'utiliser l'alimentation en eau chaude supérieure et inférieure.

Le circuit d'alimentation en eau et d'évacuation à deux tuyaux, combiné au raccordement diagonal du radiateur, assure un transfert de chaleur maximal vers la pièce

La température de l'eau fournie à tous les radiateurs étant la même, la géométrie des circuits ne dépend que des facteurs suivants :

• économies de matière — minimiser la longueur des tuyaux et le nombre de connexions ;
• facilité de dessin des contours chauffage à travers les murs et les plafonds ;
• attrait esthétique - la possibilité d'intégrer des éléments chauffants à l'intérieur des locaux.

En fonction du mouvement de l'eau chaude et glacée, les circuits bitubes sont divisés en deux types :

1. En rapport. Le mouvement dans les deux tuyaux se produit dans la même direction. Le cycle du liquide de refroidissement a la même durée pour tous les radiateurs de cette partie du système, leur vitesse de chauffage est donc la même.
2. Impasse. Dans un schéma parallèle, les radiateurs situés plus près de la chaudière chauffent plus rapidement. Cependant, pour les systèmes à circulation forcée, cela n'est pas très important en raison de la vitesse importante de l'eau dans le circuit.

Lors du choix entre les options associées et sans issue, ils sont guidés par la condition de commodité d'installation du tuyau de retour. Dans les schémas verticaux, avec le câblage inférieur, un système sans issue est obtenu, et avec le câblage supérieur, un système de passage est obtenu.

Utilisation d'un collecteur de distribution de chauffage

Une autre façon populaire d'organiser le chauffage est maintenant créer un circuit collecteur. Dans une certaine mesure, ce schéma peut être appelé un sous-type de bitube, bien qu'il soit également utilisé dans l'organisation de circuits de chauffage monotubes.

Seules la distribution du liquide de refroidissement chaud et la collecte du liquide de refroidissement refroidi ne s'effectuent pas à partir de la colonne montante principale, mais à partir de dispositifs de nœuds de distribution spéciaux - les collecteurs. Un tel système fonctionne de manière stable uniquement en utilisant une circulation forcée.

Le câblage radial, par rapport au câblage à deux tuyaux, nécessite un collecteur, une plus grande longueur totale de tuyaux, un nombre de raccords et de vannes d'arrêt

L'unité de distribution pour un système à deux tuyaux est une combinaison complexe de collecteurs d'alimentation et de retour, à l'aide desquels une alimentation en liquide de refroidissement est équilibrée en température et en pression.

Chaque branche de l'appareil alimente un élément chauffant ou un petit groupe d'entre eux.Les dérivations sont généralement situées sous le plancher, chaque étage d'un immeuble à plusieurs étages est desservi par un collecteur installé de manière centrale.

Malgré les avantages évidents de ce type de dispositif de chauffage, le système de capteurs présente deux inconvénients importants :

• longueur de pipeline la plus longue, cette option d'organisation d'un circuit d'eau nécessite donc un investissement financier considérable ;
• difficulté à changer le contour — les tuyaux avec cette option sont généralement situés sous le sol ou dans les murs, donc si vous ajoutez des appareils de chauffage, il sera très difficile de procéder à des ajustements.

Tous les collecteurs sont généralement montés dans une armoire spéciale, car les vannes d'arrêt s'y trouvent et un accès est requis. Placer les robinets au même endroit est très pratique.

S'il est nécessaire d'allumer ou d'éteindre les radiateurs ou si une urgence survient, il suffit d'avoir accès à l'armoire et il n'est pas nécessaire de visiter toutes les pièces.

Les collecteurs de distribution peuvent avoir une structure simple composée de deux peignes et d'un minimum de vannes d'arrêt.Les composants complexes peuvent également inclure des thermostats automatiques, des vannes électroniques, des mélangeurs, des sorties d'air automatiques, des capteurs et des unités de contrôle, une vanne de vidange d'eau et une pompe de circulation séparée.

Ces systèmes peuvent réguler avec la plus grande précision la température de votre maison, mais nécessitent une bonne compréhension des bases et des nuances du chauffage hydronique.

Chauffage par chauffage au sol

L'une des méthodes de chauffage les plus confortables est considérée organisation des planchers chauffants. Il convient de noter que l'installation de cette option de chauffage pour les salons, douches, cuisines et autres locaux est assez compliquée.

Les planchers chauffants à eau sur une grande surface ne sont possibles qu'avec une circulation forcée, car il est nécessaire de créer une pression dans un long système de tuyaux étroits.

La pression est nécessaire pour vaincre la résistance des tuyaux étroits comportant de nombreux coudes. De plus, il est nécessaire d'obtenir une pression permettant d'évacuer l'air des tuyaux de chauffage par le sol, situés horizontalement.

Il existe un grand nombre de combinaisons de pose de tubes :

• pour les petites pièces utiliser des circuits avec une entrée pour l'eau chaude et une sortie pour l'eau glacée ;
• pour les grandes pièces organiser des systèmes de chauffage par le sol plus complexes à l'aide d'un collecteur de distribution.

Souvent, des pompes de circulation séparées sont installées pour les parties du circuit avec planchers chauffants.

L'utilisation d'un collecteur est justifiée pour les grandes surfaces de planchers chauffants, lorsque les calculs montrent qu'un tuyau peut ne pas supporter le chauffage

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Une description détaillée d'un système de chauffage à deux tuyaux et assez complexe pour une maison à deux étages :

Système fermé pour une maison à trois étages basé sur une chaudière à gaz :

L'utilisation de pompes pour le chauffage de l'eau des locaux simplifie grandement la conception du circuit, rendant possibles des options qui ne sont pas disponibles pour le modèle gravitaire. La sélection correcte de l'équipement résoudra le problème du chauffage de votre maison, rendant ce processus pratique et simple.

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