Brot & Wrong: Examiner les pièges de conception communs et comment optimiser les stratégies de tuyauterie

L'installation de la figure 1 utilise une chaudière en fonte à base de propane pour fournir de la chaleur à quatre zones de chauffage sous le plancher d'agrafes sans plate-forme et une zone de chauffage de la dalle.

Les quatre zones de chauffage sous-sol d'agrafes sans plate-forme sont chacune configurées comme des circuits secondaires fournis à partir d'une boucle primaire commune. La zone fournissant du chauffage de la dalle est équipée d'une vanne de mélange thermostatique à 3 voies. Vous pouvez voir cette zone à l'extrême droite de la boucle primaire.

Le système «Sorta fonctionne» tel quel. Regardez-le et voyez si vous pouvez identifier certaines modifications qui amélioreraient la mise en page.

Les «problèmes»: les cinq circuits secondaires desservis par une boucle primaire de série sont une approche légitime SI Le concepteur explique la chute de température le long de la boucle primaire d'un circuit secondaire à l'autre. Si cela n'a pas été fait, le quatrième circuit secondaire pourrait avoir une température d'alimentation beaucoup plus bas que le premier. Cette différence de température dépendrait des circuits en amont fonctionne.

Le circulateur de boucle primaire, vu vers le bas de la photo, est monté avec un arbre de moteur vertical (pas une bonne idée), et il pompe (plutôt que loin de) l'emplacement où le réservoir d'extension se puise dans la boucle (par exemple, au bas du séparateur d'air).

Vous pouvez voir que le circulateur pour la zone de chauffage de la dalle est également monté avec son arbre de moteur vertical (toujours pas une bonne idée). Son entrée est également proche de la sortie de la valve de mélange. Cette valve a probablement un CV dans la plage de 2,5 à 3,5, ce qui permet une perte de tête et une turbulence relativement élevées – pas de bons effets près de l'entrée d'un circulateur. Heureusement, il semble que cette zone ne sert que trois circuits de chauffage au sol. En supposant un nominal 1 gpm par circuit, le CV faible de la soupape de mélange est probablement acceptable.

Le concepteur du système illustré à la figure 1 supposait probablement que la température de l'eau qui revient des circuits de plancher d'agrafes sans plate-forme serait suffisamment élevée pour empêcher la condensation soutenue des gaz de combustion dans la chaudière. Peut-être… mais certainement pas garanti.

Le concepteur ignore également la faible température de fonctionnement et la masse thermique élevée du sous-système de la dalle de chaleur. Si cette dalle était la seule zone fonctionnant, la température de l'eau entrant dans la chaudière serait bien en dessous de la température de rosée des gaz de combustion. La condensation soutenue de ces gaz de combustion est pratiquement garantie. Même si certaines des zones de température plus élevées fonctionnaient simultanément avec les circuits de plancher, rien ne garantit que la température d'entrée de la chaudière mélangée serait suffisamment élevée pour empêcher la condensation des gaz de combustion.

Un autre détail, qui est généralement négligé, est la nécessité d'un clapet anti-retour – autre que celui qui pourrait ou non être dans le circulateur – pour éviter la possibilité d'un flux inversé à travers la soupape de mélange lorsque sa bobine interne est partiellement ouverte aux ports chauds et de sortie. Sans cette soupape, il peut y avoir un écoulement de la partie retour de la zone, de retour à travers la soupape de mélange et de retour à travers un circuit de zone inactif. Ce chemin d'écoulement possible est illustré à la figure 2.

La quantité d'écoulement inverse se produit dépend de la résistance à l'écoulement à travers la source de chaleur et la tuyauterie d'en-tête par rapport à celle à travers la soupape de mélange et le circuit de zone inactive. Ce dernier aura tendance à avoir une résistance à l'écoulement plus élevée et ainsi à minimiser cet effet. Pourtant, l'objectif est d'avoir zéro Écoulement, avant ou arrière, à travers tout circuit de zone inactive.

Une conception alternative: la figure 3 montre une technique de tuyauterie qui élimine la boucle primaire de la série, ses problèmes de chute de température associés et le circulateur de boucle primaire.

Cette conception capitalise sur le fait que les chaudières en fonte ont une perte de tête très faible. Lorsqu'une telle chaudière est équipée d'en-têtes «courte / graisse» (par exemple, dimensionnée pour une vitesse d'écoulement maximale de 2 pieds / seconde), la séparation hydraulique entre les circulateurs est obtenue. Il n'y a pas besoin d'une boucle primaire ou de t-shirts étroitement espacés.

Chacune des quatre zones de température plus élevée obtient la même température d'alimentation en eau, et cette même température est également disponible au port chaud de la vanne de mélange à 3 voies.

La soupape de mélange thermostatique à faible CV vu dans la figure 1 a été remplacée par un 3 voies motorisé Valve de mélange. Le contrôleur de cette soupape accepte l'entrée du capteur de température d'entrée de la chaudière et limite le débit d'eau chaude à travers la valve lorsque cela est nécessaire pour maintenir la température d'entrée de la chaudière au-dessus du point de rosée des gaz de combustion.

Un clapet anti-retour à ressort a été installé en amont de la vanne de purge pour la zone à basse température afin d'éviter tout écoulement inverse.

Vous vous demandez peut-être pourquoi le réservoir d'expansion et l'ensemble d'eau de maquillage ne sont pas exploités dans le fond du séparateur d'air. Cela pourrait l'être, mais le mettre à l'extrémité de l'en-tête de retour est également très bien. La perte de tête très basse, bien que l'en-tête et la chaudière de retour efficacement – du point de vue de la chute de pression – met le réservoir d'expansion près de l'en-tête d'alimentation et donc près de l'entrée des circulateurs. Le placement indiqué a également tendance à maintenir la coquille du refroidisseur de réservoir d'extension et est idéal du point de vue de l'ajout d'eau au système et de l'élimination de l'air à travers les vannes de purge juste au-dessus de l'en-tête de retour.

Mais et si…?

Supposons que le chauffage du sol d'agrafes sans plate-forme obtient finalement une «mise à niveau» vers un système correctement plaqué et isolé (probablement en raison des attentes de confort non satisfaites de l'installation initiale). Ou peut-être que quelqu'un décide d'ajouter un contrôle de réinitialisation en plein air à la chaudière. Ces deux modifications pourraient réduire la température de fonctionnement du système au point où même les zones de «température plus élevée» produisent des températures d'eau de retour en dessous du point de rosée des gaz de combustion de la chaudière – entraînant une condensation soutenue de gaz de combustion.

La solution consiste à installer un «embrayage thermique» entre la chaudière et l'équilibre du système de distribution. Il existe plusieurs configurations matérielles qui peuvent être utilisées. L'une des plus simples est une soupape anti-condensiation thermostatique à haute capacité, installée avec un circulateur supplémentaire, comme le montre la figure 4.

Le système illustré à la figure 1 n'est pas une «catastrophe». C'est également loin d'être une conception optimale. Il utilise plus de matériel que nécessaire et organise ce matériel de manière à créer des effets indésirables – comme la baisse de température le long de la boucle primaire de la série. Les conceptions alternatives illustrées aux figures 3 et 4 sont plus simples, potentiellement moins coûteuses et éliminent tous les problèmes du système illustré à la figure 1.