Le problème :
Jetez un œil à la tuyauterie dans la figure 1.
FIGURE 1
Image gracieuseté de John Siegenthaler
La tuyauterie horizontale est l'extrémité d'une « boucle de chaudière » assemblée avec un tube en cuivre de 1″ et fixée sous la charpente du plancher.
La figure 2 montre le tube en cuivre de 3/4″ qui se raccorde à cette boucle de chaudière et descend jusqu'à une station de collecteur. Le tuyau de droite passe par un robinet à tournant sphérique, puis descend par un circulateur. Le tuyau de gauche passe par une vanne de zone.
FIGURE 2
Image gracieuseté de John Siegenthaler
La figure 3 est un schéma partiel du système global.
FIGURE 3
Dessin gracieuseté de John Siegenthaler
L’« intention » de ce système était de créer trois zones contrôlées indépendamment. Le circulateur de la chaudière a été configuré pour fonctionner lorsqu'une vanne de zone s'ouvre.
Les zones 1 et 2 offraient un confort adéquat, mais pas la zone 3. Pour tenter de remédier à la situation, l'installateur est revenu et a ajouté un « circulateur auxiliaire » dans la zone 3 qui fonctionne avec la vanne de zone.
Pouvez-vous spéculer sur la raison pour laquelle l'apport de chaleur dans la zone 3 était insuffisant avant la pompe auxiliaire ? Pouvez-vous trouver une meilleure façon de canaliser ce système ? Essayez de regarder au-delà du gaspillage de quelques centaines de pieds de tubes PEX-AL-PEX allant des stations de collecteur jusqu'aux panneaux de plancher de la figure 2 pendant que vous réfléchissez à la façon de retravailler le système.
Qu'est-ce qui ne va pas
Il s'agit d'un autre de ces schémas de tuyauterie « non définis » qui tentent de fusionner les concepts de boucle principale et de système de collecteur.
La seule pression différentielle qui entraîne le débit dans la zone 1 est la chute de pression entre les points A et B lorsque l'eau s'écoule autour de la boucle de la chaudière. De même, la seule pression différentielle qui entraîne l'écoulement dans la zone 2 est celle provoquée par la chute de pression entre les points C et D lorsque l'eau s'écoule autour de la boucle de la chaudière. Apparemment, puisque la zone 1 ne dessert que trois circuits d’étage et que la zone 2 ne dessert que trois circuits d’étage, la pression différentielle développée est suffisante pour maintenir le débit de chaleur au-dessus du « seuil de rappel ».
Dommage que ce ne soit pas ce qui se passe dans la zone 3. La seule pression différentielle poussant le débit à travers la zone 3 (avant l'ajout du circulateur auxiliaire) était la chute de pression entre les points E et F due à l'écoulement autour de la boucle de la chaudière.
Étant donné que la zone 3 dessert 11 circuits, elle nécessite un débit nettement plus élevé que les zones 1 et 2. Je suggère souvent un débit nominal de 1 GPM par circuit de chauffage par le sol de 1/2″. Si tel était l'objectif, la zone 3 devrait fonctionner à environ 11 GPM. Cela signifierait que le tube en cuivre de 3/4″ desservant la station collectrice de la zone 3 fonctionnerait à une vitesse d'écoulement d'environ 6,8 pieds par seconde. C'est suffisamment élevé pour créer un bruit d'écoulement et une éventuelle corrosion par érosion.
Le circulateur auxiliaire « aide », mais il existe un autre problème potentiel. Si le débit traversant la zone 3 avec le circulateur auxiliaire est supérieur au débit dans la boucle de la chaudière, une partie du débit revenant du collecteur de la zone 3 reviendra en arrière du point F au point E dans la boucle de la chaudière. Cela provoquera un mélange au point E qui réduira la température de départ à la zone 3.
Le correctif
La solution hydraulique à cette situation est relativement simple :
- Coupez et bouchez l'extrémité de la boucle de la chaudière, convertissez le système en collecteurs.
- Augmentez la tuyauterie menant au collecteur de la zone 3 en cuivre de 1″.
- Installer des vannes d'équilibrage indiquant le débit dans chacune des zones.
- Installer une bavette de tuyau de purge sous chaque vanne d'équilibrage.
- Installer un circulateur à pression régulée à vitesse variable à la place du circulateur de la chaudière.
La figure 4 montre ces modifications.
FIGURE 4
Dessin gracieuseté de John Siegenthaler
La conversion de la boucle de chaudière de 1″ en collecteurs de 1″ est un compromis. Les collecteurs de 1″ sont encore un peu petits si l'objectif est d'obtenir 11 GPM dans la zone 3, surtout lorsque les zones 1 et 2 fonctionnent également. Idéalement, je suggérerais des collecteurs de 1,5″. Les collecteurs plus grands réduiraient les variations de débit car les zones individuelles fonctionnent selon différentes combinaisons marche/arrêt. Néanmoins, s'il existe des périodes limitées pendant lesquelles les trois zones fonctionnent simultanément, conserver le tuyau de 1 pouce existant est sans doute un compromis raisonnable.
La zone 3 dominera lorsqu'il s'agira de sélectionner et de configurer le nouveau circulateur à pression régulée à vitesse variable. Il doit être dimensionné pour le débit total avec toutes les zones en fonctionnement, et la perte de charge des collecteurs d'alimentation et de retour ajoutée à la perte de charge à travers tous les composants de la zone 3, en supposant un débit nominal de 11 GPM vers la station de collecteur de la zone 3. Le CV de la nouvelle vanne de zone 1″ doit être aussi élevé que possible pour minimiser cette perte de charge.
Enfin, lorsque vous devez acheminer des tubes depuis une station de collecteur jusqu'aux panneaux de plancher, veuillez examiner les collecteurs « inversés » qui se montent sur un mur et dont les raccords de tuyauterie de dérivation pointent vers le haut avec leur évent à flotteur. Une autre option consiste à monter des stations de collecteur qui n'ont pas d'évents à flotteur horizontalement, entre ou juste en dessous de la charpente du plancher, comme le montre la figure 5. Vous économiserez beaucoup de tubes et réduirez les pertes de chaleur par rapport au « talent artistique » illustré dans la figure 2.
FIGURE 5
Image gracieuseté de John Siegenthaler