Quelle est la quantité d'énergie maximale délivrée (chaleur dissipée) par des tubes de polyethilènes réticulés de diamètre 13/16 dans une dalle de béton recouverte de carrelage ?
Désolé pour la longueur, mais ça limitera les questions ultérieures...
Je suis l'heureux nouveau propriétaire d'une maison dont l'étage habitable fait 86m², 2,5 m de plafond, bilan énergétique "C", convecteur dans toutes les pièces, cheminée ouverte centrale dans la pièce de vie.
Dans la salle de bain trône une PAC Nather SFO 180 780 W / 2100 W (COP 2,69) utilisant l'air de la VMC (toilettes, douche, cuisine). Le système est ingénieux, mais qu'est-ce qu'elle est bruyante ! Et puis ce n'est qu'un appoint...
La pompe est raccordée à un plancher chauffant constitué de 3 boucles de 50 m réparties dans les 2 chambres et le séjour (surface couverte : 63 m²). Le débit d'eau y est de 360l/h dans des tubes polyethilènes réticulés de diamètre 13/16.
D'après mes calculs (je vous passe les détails), le pas théorique (espace entre 2 tuyaux) peut être obtenu par la formule
pas théorique = surface / (distance de tuyau - racine carrée de la surface)
ce qui me fait un pas théorique de 443 mm, mais sans doute plus en réalité car je n'ai pas tenu compte de la distance entre la pompe et le début de chaque serpentin proprement dit.
D'après une rapide recherche, je crois comprendre que dans les planchers chauffants actuels, le pas ne dépasse pas 200 mm, et il est parfois bien inférieur, permettant une diminution de la température de l'eau de chauffage à température égale du logement.
D'autres calculs, cette fois effectués par des proffessionels de la pompe à chaleur, estiment qu'il me faudrait entre 7 et 13 KW pour chauffer mes 86 m² / 215 m3 (écart de près de 50 % !) avec des devis allant de 7500 à 13000 € (là encore, bonjour la différence).
Quel que soit le pro qui a raison concernant la puissance à fournir par la nouvelle pompe, la taille importante du pas dans le plancher est accueilli différemment : pour les uns, aucun problème, on chauffe à 40 ou 45° et la dalle finira bien par avoir ses 37° de température maximum, pour les autres je suis coincé par une formule magique me condamnant à poser des radiateurs : les tuyaux contenus dans le sol ne pourraient délivrer que 11 W /m, soit 11 * 150 = 1650 W maximum.
L'optimisme des uns m'inquiète un peu (genre "ça passe ou ça casse", mais c'est moi qui paye...) tandis que le calcul des 11 W / m me semble absurde : ça voudrait dire que le fabricant Nather préconise de limiter la dissipation à 1650 W pour un appareil conçu pour délivrer 2100 W.
Est-ce que oui ou non je peux utiliser ce plancher comme chauffage principal ? Quelle puissance de pompe ?
Note annexe : un seul des pros consultés me dit que la TVA doit être payée à 19,6 au lieu de 5,5 % pour bénéficier des 25% de crédit d'impôt, qui ne seraient pas cumulables : c'est vrai et tous les autres sont mal renseignés, ou il veut se mettre la différence dans la poche ?
Re : plancher chauffant : dissipation maximum par mètre de tuyau
d'après ce site, la Conductivité thermique du polyethilène est de 0,48 W/m*°C : comment interpréter ça ? Ca devrait pas être par unité de surface une déperdition de chaleur ?
Sinon j'ai ma réponse, en tablant sur un gradient de 40°C par exemple... (entre-7 et + 37)
30/01/2010 - 23h00
verdifre
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Re : plancher chauffant : dissipation maximum par mètre de tuyau
On ne vient pas de nulle part et il serait souhaitable qu'on n'aille pas n'importe où !
30/01/2010 - 23h18
Dudulle
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Re : plancher chauffant : dissipation maximum par mètre de tuyau
Envoyé par newmorning
d'après ce site, la Conductivité thermique du polyethilène est de 0,48 W/m*°C : comment interpréter ça ? Ca devrait pas être par unité de surface une déperdition de chaleur ?
Sinon j'ai ma réponse, en tablant sur un gradient de 40°C par exemple... (entre-7 et + 37)
Bonjour
Sur ce point au moins je peux te répondre; la conductivité thermique est en fait exprimée en W/m²/m.°C, ce qui en réduisant l'expression donne des W/m.°C.
Concrètement cette indication est la puissance qui traverse une épaisseur de 1m, avec une section de 1m² et une différence de température de 1°C.
Le tube est du 13/16, il a donc une épaisseur de 1.5mm et une surface moyenne de (0.016-0.013)/2 * = 0.046m² par mètre de tube.
Si la puissance n'était limitée que par la nature du matériau le tube pourrait dissiper 0.48 * 0.046 / 0.0015 = 14.7W par degré de différence.
Sauf que...la puissance est aussi limitée par l'échange superficiel coté liquide, et par le coefficient de conduction du matériau coté dalle. En outre une partie de l'énergie (variable selon construction) est cédée vers le bas.
La question est tellement complexe qu'il serait vain d'essayer de la résoudre par calcul. Seule l'expérience d'un thermicien travaillant dans le domaine devrait pouvoir t'apporter une réponse.
Re : plancher chauffant : dissipation maximum par mètre de tuyau
Envoyé par Dudulle
Si la puissance n'était limitée que par la nature du matériau le tube pourrait dissiper 0.48 * 0.046 / 0.0015 = 14.7W par degré de différence.
Quelle que soit sa longueur ? Je veux dire par là que si l'on prend 14,7 x 40 ° ça fait 588 W, or intuitivement je suppose qu'un tuyau de 600 m de long va dissiper plus de chaleur qu'un tuyau de 150 m... D'ailleurs, 600m serait le minimum selon l'un des professionnels consulté, mais est-il fiable ? Selon un autre, c'est plus de 800 m qu'il faudrait, au vu de sa "règle" avancée de 11W par m linéaire. Cette même règle amènerait à 727 m d'après la machine conseillée par le premier, qui croire
Envoyé par Dudulle
La question est tellement complexe qu'il serait vain d'essayer de la résoudre par calcul. Seule l'expérience d'un thermicien travaillant dans le domaine devrait pouvoir t'apporter une réponse.
Entièrement d'accord, mais le calcul est la théorie sont à peu près les seuls éléments auxquels me raccrocher, compte tenu de l'extrême hétérogénéité des réponses et de ma totale incapacité à évaluer la qualité des conseilleurs (qui sont aussi des vendeurs...).
Excellente suggestion et j'aurais du commencer par là, il se trouve qu'une question proche de la mienne avait été posée ici et je me suis laissé influencé. Je vais demander à déplacer pour éviter le double post.
Merci, je ne retrouvais plus cette page qui m'avais semblé intéressante... Mais très complexe ! En outre, l'auteur explique comment construire un plancher hydraulique, pas comment évaluer un plancher existant : cela implique de démonter tous ses calculs pour les refaire dans l'autre sens, ce qui n'est vraisemblablement pas à ma porté et impliquerait des approximations importantes. Extrait qui me laisse penser que l'auteur ne se place pas du tout dans la même configuration que moi :
La zone de charge la plus courante est la zone à charge normale. C'est à dire que le pas (VZ) est le même pour toute la pièce et ne peut être inférieur à un VZ10 et supérieur à un VZ35 comme le préconise le DTU 65.8 pour les parties habitation et les locaux recevant du public. Le programme prend en compte, comme pas maximal, le VZ30.
Je pense que ça veut dire que le pas de 30 cm est un maximum, que mon plancher plus ancien a largement dépassé !
En revanche il y a des données qui sont intéressantes pour moi :
Carrelage 10 mm 0,008 -> 0,01 m².K/W (a priori c'est ce que j'ai... mais je sais pas trop m'en servir, je suppose que ça vient en déduction )
Lambda tube, 0,35 W/(m.K), diamètres, 13x16 et 16x20 mm
Aïe, on est bien en deça de ce que j'ai indiqué dans mon deuxième message. Si je reprends le calcul de Dudule,
"si la puissance n'était limitée que par la nature du matériau le tube pourrait dissiper" 0.35 * 0.046 / 0.0015 = 10.7333 W par degré de différence, soit 429 W... par mètre ? (ça ferait 64 KW pour 150m, c'est énorme !)
Par ailleurs, pour en rester à sa config la plus défavorable Vz30,
Valeur de Uh pour Per diamètre 13x16 = 2,39 W/(m².K) soit dans mon cas 63m² pour un écart maximum de 40°C ce qui ferait 6022,8 W. (en supposant les autres paramètres identique, ce qui n'est malheureusement pas le cas !)
C'est déjà une sacré différence par rapport aux PAC de 13 KW que veulent me vendre certains ! La question subsidiaire, c'est faut-il diviser par 2 pour un écart de l'ordre de 2 fois supérieur des tuyaux Per... Ou bien quelqu'un peut-il me donner la valeur de Uh pour Per diamètre 13x16 en ce que j'appellerais un "Vz50"... Peut-être l'auteur de la page, herve silve, mais il indique
Pour des raisons particulières, je ne peux plus, actuellement, répondre à votre courrier, je vous prie de bien vouloir m'en excuser.
Si quelqu'un d'autre a des abaques sur les planchers hydraulique, son aide sera appréciée...
31/01/2010 - 08h30
droopy74
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Re : plancher chauffant : dissipation maximum par mètre de tuyau
Attention il ne faut pas perdre de vu qu'il y a une température maxi à respecter à l'entrée du plancher...C'est 30 ou 32 degrés maxi...
31/01/2010 - 09h18
newmorning
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Re : plancher chauffant : dissipation maximum par mètre de tuyau
Envoyé par droopy74
Attention il ne faut pas perdre de vu qu'il y a une température maxi à respecter à l'entrée du plancher...C'est 30 ou 32 degrés maxi...
Certes :
La température superficielle maximale de surface des sols finis préconisé par le DTU 65.8 dans les bâtiments d'habitation, de bureaux ou recevant du public est de 28°C pour une zone d'occupation.
Ceci dit, mon problème est d'atteindre effectivement 28°C en surface, quitte à faire couler de l'eau en ébullition dans les tuyaux... Mais je pense qu'il existe une limite physique à ce raisonnement simpliste (plus de puissance = plus de température) et j'aimerais trouver cette limite. Ça peut être la température de fusion du Per (mais bon, je crois qu'il y a de la marge), et ça peut être la limite de diffusion de chaleur au travers du tuyau : si c'est effectivement 11 W / m linéaire comme me l'a dit un pro, je suis bridé à 1650 W et il faut que je pose des radiateurs . Si c'est 60 W / m, je peux monter aux 9 KW efficaces qui semble être une moyenne raisonnable des différentes préconisations des professionnels pour mes 86m² / 215 m3 .
31/01/2010 - 10h23
droopy74
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Re : plancher chauffant : dissipation maximum par mètre de tuyau
Il faut prendre en compte aussi la dilatation, qui est proportionnelle à la température..Si tu dépasse la limite d'élasticité de la colle de ton carrelage tu vas être bon pour le refaire...
Et si il est posé sur chappe maigre ce n'est pas que le carrelage mais aussi la couche plus grasse de la chappe qui va venir avec...
31/01/2010 - 11h25
Dudulle
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Re : plancher chauffant : dissipation maximum par mètre de tuyau
Envoyé par newmorning
Quelle que soit sa longueur ? Je veux dire par là que si l'on prend 14,7 x 40 ° ça fait 588 W, or intuitivement je suppose qu'un tuyau de 600 m de long va dissiper plus de chaleur qu'un tuyau de 150 m... D'ailleurs, 600m serait le minimum selon l'un des professionnels consulté, mais est-il fiable ? Selon un autre, c'est plus de 800 m qu'il faudrait, au vu de sa "règle" avancée de 11W par m linéaire. Cette même règle amènerait à 727 m d'après la machine conseillée par le premier, qui croire
Cette puissance de 14.7W correspond à l'énergie que dissipe un morceau de 1m de long, avec une différence de température de 1°C entre ses 2 parois.
Mais comme je l'ai mentionné cette énergie est limitée par d'autres paramètres:
L'énergie apporté par le liquide est limitée par le débit; si par exemple on passe 300l/h à 30°C avec une dalle à 20°C il ne sera pas possible de céder plus de (30-20) * 300 l/h * 4180 J/Kg/°C = 12.5 MJ/h, soit 3500 W environ.
Le flux d'énergie est limité par l'échange superficiel: La totalité de l'eau n'est pas en contact du tube; seule une couche de faible épaisseur cède son énergie. Dans un tube, avec cette vitesse de passage, on peut considérer que l'échange superficiel laisse passer un flux maximum de 200W/m².°C
Le flux est aussi limité par la nature du tube (14.7W par mètre de tube et par degré de différence).
Enfin le flux est surtout limité par la conduction de la dalle; la chaleur doit passer à travers la matière de celle ci. Pour donner une valeur de flux il faut connaitre la nature de la dalle et son épaisseur.
31/01/2010 - 15h17
behache
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Re : plancher chauffant : dissipation maximum par mètre de tuyau
Envoyé par newmorning
-----VERSION COURTE----------
Quelle est la quantité d'énergie maximale délivrée (chaleur dissipée) par des tubes de polyethilènes réticulés de diamètre 13/16 dans une dalle de béton recouverte de carrelage
D'après Alphacan, fabricant du Rétube, en 1982
Hypothèses :
Plancher standard ainsi constitué, Hourdis 12+4; cm (Rt = 0,11 m²°C /W) + Isolant plastique 4 cm (Ct = 0,041 W/m²°C) ;+ Chape chauffante 6cm (Ct = 1,4 W/m²°C) + Carrelage (Rt = 0,01 m²°C /W[QUOTE]
Résultats :
Emission vers le haut : 11,6 W/m² °C
Emission vers le bas : 5 W/m² °C en tenir compte,
cela réchauffe par le plafond la pièce du dessous,
c'est une perte au RdC, supérieure à celle d'une dalle non chauffante
Pour diminuer les 5 W/m²°C on augmente la qualité ou l'épaisseur de l'isolant au RdC.
- on admettra que la diminution de l'émission basse n'augmente pas l'émission haute de toute façon limitée par la température maxi de confort du sol 26°C
- ou on fera un calcul détaillé.
Application (lue sur abaque) pour une température ambiante de 20°C :
Emission haute avec eau se refroidissant de 5°K dans le plancher à température moyenne de
40°C selon pas, 40 cm : 65 W/m², 30 cm 85 W/m², 20 cm : 100 W/m²
35°C selon pas, 40 cm : 56 W/m², 30 cm 63 W/m², 20 cm : 75 W/m²
30°C selon pas, 40 cm : 37 W/m², 30 cm 43 W/m², 20 cm : 50 W/m²
Remarques :
au pas de 0,40 m il y a 1 m²/0,40 m = 2,5 ml de tube /m²
au pas de 0,44m → 1/0,44 → 2,27 ml de tube
Pour des raison de confort il ne faut pas dépasser une température au sol de 26°C ce qui limite par ailleurs la puissance maxi à 90 W et donc la température de l'eau à selon le pas, à
40 cm : Eau moyenne à 44° max, 30 cm eau moyenne, 41°C max 20 cm : 37,°C max
…....
La pompe est raccordée à un plancher chauffant constitué de 3 boucles de 50 m réparties dans les 2 chambres et le séjour (surface couverte : 63 m²). Le débit d'eau y est de 360l/h dans des tubes polyethilènes réticulés de diamètre 13/16.
Il faudra vérifier les débits avec la nouvelle PAC,afin de valider l'écart de 5°K entre eau de départ et celle de retour.
Q(litres)= P(w) x 0,86/5°K
et des vitesses d'eau comprises entre 0,75 et 0,15 m/s
Si on se limite aux vitesses recommandée le débit n'a que peu d'influence sur l'émission des panneaux
D'après mes calculs (je vous passe les détails), le pas théorique (espace entre 2 tuyaux) peut être obtenu par la formule
pas théorique = surface / (distance de tuyau - racine carrée de la surface)
Cette formule ne correspond à rien.
Le pas est celui qu'a choisi l'installateur
ce qui me fait un pas théorique de 443 mm,
Si c'est exact ,ce serait un pur hasard
L'ordre de grandeur est possible mais le pas peut aussi être 25 30 ou 35 cm
mais sans doute plus en réalité car je n'ai pas tenu compte de la distance entre la pompe et le début de chaque serpentin proprement dit.
Vous pouver tenter de détecter le pas en forçant la PAC à chauffer à pleine puissance chacune des pièces une à une (couper 24 h avant le chauffage d'appoint pour refroidir au maxi l'entre deux pas des boucles du PCBT) peut-être arriverez vous à mesurer le pas des épingles coté arrivée eau chaude
D'après une rapide recherche, je crois comprendre que dans les planchers chauffants actuels, le pas ne dépasse pas 200 mm, et il est parfois bien inférieur, permettant une diminution de la température de l'eau de chauffage à température égale du logement.
Le pas de 20 est courant mais plus rien à gagner au dessous de 15 cm, l'espace entre deux est insuffisant pour que le tube émette beaucoup plus. Autrement dit le rendement au ml de tube augmente quand le pas est grand, ce qui irait dans le bon sens à condition que le pas ne soit pas d'un mètre
D'autres calculs, cette fois effectués par des proffessionels de la pompe à chaleur, estiment qu'il me faudrait entre 7 et 13 KW pour chauffer mes 86 m² / 215 m3 (écart de près de 50 % !) avec des devis allant de 7500 à 13000 € (là encore, bonjour la différence).
Vous allez devoir calculer-vérifier les pertes de votre maison pièce par pièce
Pas très compliqué, des sommes de règles de trois, fastidieux mais une fois la première pièce calculée, avec un tableur c'est très faisable.
Mon cas : pavillon 150 m² sur deux niveaux, bilan énergétique "C", comme vous
puissance plancher 8,8 KW /température extérieure -7°C
et en transposant chez vous puissance plancher 8,8 x86/150 = environ 5,1 kW /température extérieure -7°C
Surtout ne pas en déduire directement la puissance restituée nécessaire de la PAC à choisir qui elle est donnée, je crois par température ext. +7 °C
Quel que soit le pro qui a raison concernant la puissance à fournir par la nouvelle pompe, la taille importante du pas dans le plancher est accueilli différemment : pour les uns, aucun problème, on chauffe à 40 ou 45° et la dalle finira bien par avoir ses 37° de température maximum,
Simpliste ou mal expliqué,
la dalle ne pourra jamais être à la température de l'eau
même avec 45°C vous serez difficilement au dessus de 30°C
et il ne faut pas dépasser 26°C /carrelage pour le confort
Vous avez maintenant des éléments dans la «*Réponse Version Courte*»
pour les autres je suis coincé par une formule magique me condamnant à poser des radiateurs : les tuyaux contenus dans le sol ne pourraient délivrer que 11 W /m, soit 11 * 150 = 1650 W maximum.
Vous avez maintenant des éléments dans la «*Réponse Version Courte*»
L'optimisme des uns m'inquiète un peu (genre "ça passe ou ça casse", mais c'est moi qui paye...) tandis que le calcul des 11 W / m me semble absurde : ça voudrait dire que le fabricant Nather préconise de limiter la dissipation à 1650 W pour un appareil conçu pour délivrer 2100 W.
Est-ce que oui ou non je peux utiliser ce plancher comme chauffage principal ? Quelle puissance de pompe ?
Calculez les besoins calorifiques (c'est la sommes des pertes) la réponse passe par là.
Si c'est ,comme je l'estime (à la louche d'après mon cas), 4 000 W (attention c'est 4 Kw restitués à -7°C- rien à voir avec une PAC puissance nominale 4 kW à +7°C) soit 4 000/63 m² = 64 W /m² c'est possible (voir réponse courte)
Jusqu'à quelle température extérieures voulez vous couvrir 100 % des besoins ?
Si vous définissez -7°C et un besoin de 5 kW, il vous faut une PAC qui restitue au moins cette puissance à – 7°C, c'est peut-être déjà une solution chère et une PAC restituant 5kW x 20/27 = 3,7 kW à 0°C sera-t-elle envisageable (avec appoints par les radiateurs)
Note annexe : un seul des pros consultés me dit que la TVA doit être payée à 19,6 au lieu de 5,5 % pour bénéficier des 25% de crédit d'impôt, qui ne seraient pas cumulables : c'est vrai et tous les autres sont mal renseignés, ou …....
C'est faux la TVA est à 5,5% pour des travaux sur de le l'Ancien
Le crédit d'impôt s'applique TVA comprise mais uniquement sur le prix de la PAC
Dernière modification par behache ; 31/01/2010 à 15h21.
31/01/2010 - 16h31
behache
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Re : plancher chauffant : dissipation maximum par mètre de tuyau
Re bonjour
Envoyé par newmorning
.....
...... un plancher chauffant constitué de 3 boucles de 50 m réparties dans les 2 chambres et le séjour (surface couverte : 63 m²)......
D'après mes calculs (je vous passe les détails), le pas théorique (espace entre 2 tuyaux) peut être obtenu par la formule
pas théorique = surface / (distance de tuyau - racine carrée de la surface)
ce qui me fait un pas théorique de 443 mm, .......
Le pas théorique (espace entre 2 tuyaux) peut être obtenu par la formule:
pas théorique (m) = surface (m²)/ longueur du tube (ml)
pas =63 m²/150 ml = 0,42 m
Comment connais tu la longueur 3 x 50 m ?
Cordialement
31/01/2010 - 18h29
newmorning
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Re : plancher chauffant : dissipation maximum par mètre de tuyau
Envoyé par behache
Re bonjour
Le pas théorique (espace entre 2 tuyaux) peut être obtenu par la formule:
pas théorique (m) = surface (m²)/ longueur du tube (ml)
pas =63 m²/150 ml = 0,42 m
Tiens ? C'est donc mieux que je ne pensais. Pourtant mon calcul semblait plus juste, il assimilait les boucles à des allers et retours + largeur du pas, tandis que cette formule néglige la consommation du tuyau sur le pas lui-même, à mon humble avis, mais bon, ça reste des approximations...
Envoyé par behache
Comment connais tu la longueur 3 x 50 m ?
Je suis parti du principe que l'installateur avait suivi la doc à la lettre. Je n'ai aucune certitude, si ce n'est que le plan de la maison est calqué sur la notice d'installation !
31/01/2010 - 19h35
behache
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Re : plancher chauffant : dissipation maximum par mètre de tuyau
Bonsoir newmorning
Vous répondez à mon deuxième message
Envoyé par newmorning
Tiens ? C'est donc mieux que je ne éme message pensais. Pourtant mon calcul semblait plus juste, il assimilait les boucles à des allers et retours + largeur du pas, tandis que cette formule néglige la consommation du tuyau sur le pas lui-même, à mon humble avis, mais bon, ça reste des approximations...
Exact
Je suis parti du principe que l'installateur avait suivi la doc à la lettre. Je n'ai aucune certitude, si ce n'est que le plan de la maison est calqué sur la notice d'installation !
Pas bien compris mais ce n'est pas grave
=======================
avez vous lu le premier autrement plus important
Cordialement
01/02/2010 - 07h27
newmorning
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Re : plancher chauffant : dissipation maximum par mètre de tuyau
Envoyé par behache
Pas bien compris mais ce n'est pas grave
Je veux dire par là que je par du principe que l'installateur de la vielle PAC a suivi à la lettre les recommandations du fabricant, qui préconise dans la documentation de la machine 3 boucles de 50 m : une pour la chambre 1, une autre pour la chambre 2 et une troisième pour le séjour, soit 3 x 50m = 150 m. Après, c'est comme pour les calculs théoriques : sur le terrain, le gars a pu faire autrement... Mais le proprio précédent se souvient effectivement qu'il y avait 3 boucles distinctes, ça a l'air de coller.
Envoyé par behache
=======================
avez vous lu le premier autrement plus important
Houla non, j'ai répondu vite hier soir, j'ai aussi zappé la réponse de Dudulle ! Je réponds bientôt.
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. Si c'est 60 W / m, je peux monter aux 9 KW efficaces qui semble être une moyenne raisonnable des différentes préconisations des professionnels pour mes 86m² / 215 m3 
.
