Le chauffage de l'air dans les bâtiments résidentiels est une condition préalable au confort. Il est important de savoir comment le schéma de chauffage d'une maison à deux étages avec circulation forcée d'un liquide de refroidissement est déjà organisé au stade de la conception. Cela permettra d'économiser de l'argent et de superviser l'équipe de construction. Les petites compétences du constructeur vous permettront de réaliser vous-même le système de chauffage.
Principes constructifs
Les systèmes de chauffage dans les maisons à deux étages sont basés sur des éléments structurels communs.
La composition doit comprendre :
- chaudière-générateur de chaleur : électrique, gaz, combustible solide ou liquide ;
- échangeurs de chaleur-radiateurs;
- système de tuyauterie de la chaudière aux batteries ;
- schéma d'automatisation et de protection ;
- vase d'expansion;
- liquide de refroidissement;
- équipement de réglage.
Dans les radiateurs à gaz et électriques modernes, l'automatisation et un vase d'expansion sont intégrés à la structure. Pour les appareils de chauffage à semi-conducteurs, un cerclage de protection est réalisé.
Éléments structurels
Il existe des chaudières en vente qui peuvent fonctionner avec deux types de combustibles - les réchauffeurs tubulaires électriques (RTE) sont intégrés dans les circuits d'un poêle à gaz ou à bois dans ce cas.
Les réchauffeurs automatiques permettent de redémarrer le chauffage après arrêt sans intervention de l'utilisateur ou en mode manuel. Les circuits de protection coupent rapidement l'alimentation en énergie dans les modes de fonctionnement d'urgence (surchauffe du liquide de refroidissement, surpression dans le système). De tels dispositifs sont nécessaires dans les chaudières à gaz. Lorsqu'il est débranché, la vanne se ferme et lorsque l'alimentation est rétablie, le gaz n'entrera pas dans les locaux.
Les pipelines sont constitués de produits en acier, en cuivre, en métal-plastique ou en polypropylène. Cette dernière option est préférable en termes de coûts d'argent, elle permet de gagner du temps d'installation. Pour le soudage, des fers à souder bon marché sont utilisés, coûtant à partir de 800 roubles. Les raccords, les adaptateurs allant du plastique au filetage métallique sont abordables.
Le vase d'expansion est un élément indispensable du système de chauffage. Lorsqu'elle est chauffée, l'eau se dilate et le surplus va dans le réservoir de réserve.
Si l'intérieur de l'appareil est en communication avec l'air, le circuit est dit ouvert. Si le diaphragme en caoutchouc du vase d'expansion n'est pas relié à l'air, les circuits seront fermés.
Il n'y a pas d'exigences élevées pour la résistance des échangeurs de chaleur dans une maison privée. La pression maximale dans les tuyaux ne dépasse pas 2 - 3 atm. Même les radiateurs purement en aluminium peuvent résister à une telle pression, qui peut s'effondrer dans les systèmes de chauffage centralisés, où la pression atteint 14 - 15 atm.
Choix du liquide de refroidissement
L'eau ou l'antigel spécial est choisi comme liquide de refroidissement. La première option est moins chère. Le remplissage des tuyaux et des radiateurs s'effectue par le robinet de l'alimentation en eau. L'eau en tant que caloporteur est justifiée dans les agglomérations avec un approvisionnement constant en vecteur énergétique (gaz, électricité). Si les interruptions sont fréquentes et prolongées, elles refusent l'eau. En cas d'arrêt prolongé par temps froid, il gèlera. La glace détruira les pipelines, les radiateurs.
Ne versez pas d'eau dans le système de chauffage des chalets d'été qui sont rarement visités. En plus de l'arrêt de l'approvisionnement en vecteurs énergétiques, la chaudière peut arrêter de chauffer l'eau pour d'autres raisons.Si le chauffage n'est pas redémarré à temps, les accidents sont inévitables.
Pendant la période estivale, le système ne doit pas être vidangé - cela entraînera une corrosion ou une oxydation de la surface interne des échangeurs de chaleur.
L'antigel est cher, mais ne gèle pas au froid, la température minimale est indiquée sur l'emballage. Même si l'antigel est davantage refroidi, il se transforme en une sorte de neige poudreuse, ce qui n'entraînera pas la destruction des radiateurs et de la chaudière. Les concentrés sont dilués avec de l'eau dans les proportions selon les instructions du fabricant.
Lors du remplissage du système avec des liquides non gelés, des pompes à pression spéciales sont utilisées. C'est un inconvénient - il est souhaitable d'avoir l'appareil pour un usage personnel. Appelez le maître pour faire le plein 200 - 300 gr. le liquide évaporé ou qui fuit est matériellement coûteux.
La recette antigel comprend des additifs anti-corrosion, qui préserveront la surface interne des tuyaux, des radiateurs et de l'échangeur de chaleur de la chaudière.
Principe de fonctionnement général
Le schéma de fonctionnement de tout système de chauffage consiste à convertir l'énergie du gaz brûlé, du combustible solide (liquide) ou de l'électricité en chaleur. L'eau chauffée (antigel) pénètre dans les radiateurs par des tuyaux, où elle dégage de la chaleur dans l'espace.
Système de gravité
Le fonctionnement est basé sur les lois de la physique. Si les contours permettent le mouvement naturel de l'eau, un tel schéma est appelé gravitationnel.
Il est extrêmement difficile de faire le contour d'un sol chaud dans les systèmes gravitationnels sans l'utilisation de pompes supplémentaires. Une chute des tuyaux dans le sol de plusieurs millimètres entraîne une aération et un arrêt du mouvement du liquide de refroidissement.
La densité d'un liquide de refroidissement chauffé est inférieure à celle d'un liquide froid. En raison de la différence de densité, l'eau / l'antigel de la chaudière monte dans la colonne montante d'alimentation (diamètre 60 - 80 mm). Un vase d'expansion ouvert ou fermé est installé au sommet de l'ensemble du système.
Le long du périmètre des locaux du deuxième étage, le contour de câblage supérieur est posé. Un tuyau d'un diamètre de 40 à 50 mm est monté avec une pente de 2-3 cm par mètre de longueur. Aux endroits où des radiateurs sont installés, des tuyaux d'un diamètre de 16 à 25 mm sont soudés dans le câblage. À travers eux, le liquide s'écoule dans les radiateurs. Ensuite, le liquide de refroidissement pénètre dans les batteries au rez-de-chaussée.
Au niveau de la chaudière ou légèrement plus bas le long du périmètre du bâtiment, un circuit inférieur (retour) est posé, dans lequel l'eau glacée est collectée.
Il est possible d'équiper le circuit gravitaire sans pompes d'injection supplémentaires lorsque la hauteur de la chaudière au tuyau de distribution supérieur ne dépasse pas 6 à 7 m, c'est la hauteur d'une maison à deux étages.
Le circuit est utilisé dans des endroits où l'électricité nécessaire au fonctionnement des pompes est souvent coupée. Les chaudières à gaz dans ce cas sont équipées de dispositifs de sécurité non volatiles.
Le même schéma est nécessaire pour les systèmes avec des chaudières à combustible solide. En cas de coupure de courant, la circulation s'arrête et le bois/charbon continue de chauffer l'eau. Il n'est possible d'arrêter le fonctionnement d'une chaudière à combustible solide qu'en éliminant rapidement le combustible en combustion, ce qui est extrêmement problématique. Une pression accrue se produit, ce qui peut détruire les tuyaux et les radiateurs.
Fonctionnement des circuits à circulation forcée
Pour le mouvement forcé du liquide de refroidissement, des pompes de circulation sont utilisées.
La pompe est enclenchée à la jonction du "retour" et de la chaudière - ici le liquide de refroidissement est déjà refroidi et la pompe fonctionne en mode doux. À la sortie de l'appareil de chauffage, la température du liquide de refroidissement atteint 80 à 100 degrés, ce qui réduit considérablement la durée de vie de l'équipement. Dans les chaudières avec pompe intégrée, tout est connecté selon le schéma correct.
Le modèle de mouvement de l'eau fonctionne selon l'algorithme suivant :
- Après la mise sous tension, la pompe se met en marche et met le liquide de refroidissement en mouvement.
- La chaudière chauffe l'eau / l'antigel, et la pression créée par la pompe presse le liquide de refroidissement dans les circuits.
- L'eau chaude est fournie par des tuyaux aux radiateurs, où elle se refroidit, chauffe l'air et pénètre dans les tuyaux de "retour".
- Le processus passe dans un état cyclique.
Différents schémas de câblage ont été développés et sont utilisés dans la pratique, qui sont optimaux pour différentes conditions de fonctionnement.
Selon le principe d'alimentation et de collecte du fluide caloporteur, on distingue deux types de structures : monotube et bitube. Dans le premier cas, le système est similaire au système gravitationnel. Par le tuyau d'alimentation, le liquide de refroidissement chaud est fourni aux radiateurs. Le deuxième tuyau récupère l'eau glacée et la renvoie à la chaudière. C'est cette option qui est utilisée lors du remplacement d'anciennes chaudières sans pompes par de nouveaux modèles automatiques. Dans ce cas, le schéma de tuyauterie n'est pas modifié. Le liquide de refroidissement est pompé à travers la colonne montante jusqu'au deuxième étage, puis s'écoule vers le bas.
Schémas à deux tubes
Lors de l'aménagement de grands bâtiments, c'est le schéma à deux tuyaux qui est utilisé. Les radiateurs sont connectés en parallèle. Selon l'emplacement des tuyaux d'alimentation, on distingue les schémas avec câblage supérieur et inférieur.
Les schémas de raccordement des radiateurs pour le câblage supérieur et inférieur sont indiqués dans la documentation technique. Une connexion incorrecte entraînera une accumulation d'air ou une faible efficacité de l'appareil.
Avantages du bitube :
- ne nécessite pas de calculs complexes et de sélection de diamètres de tuyaux;
- réglage indépendant du transfert de chaleur de chaque radiateur, ce qui vous permet de régler la température dans chaque pièce et d'économiser de l'énergie;
- installation et mise en service faciles ;
- la puissance des pompes est faible ;
- il n'y a pas de pertes de charge significatives en début et en fin de circuits ;
- la température du liquide de refroidissement est approximativement la même dans tous les radiateurs du circuit ;
- en fermant les robinets d'alimentation et de vidange, la batterie peut être retirée pour être remplacée ou réparée sans éteindre tout le chauffage ;
- résistance hydraulique minimale des canalisations.
L'inconvénient est la consommation accrue de tuyaux (pour l'alimentation et le retour). Compte tenu du coût des tuyaux en polypropylène, de la facilité d'installation et de réparation, cet inconvénient peut être négligé.
Schémas de câblage populaires pour les systèmes de chauffage à deux tuyaux: cul-de-sac et Tichelman.
Le schéma sans issue a un autre nom - avec le mouvement venant en sens inverse du liquide de refroidissement. Le schéma est divisé en sections. Le liquide de refroidissement chauffé s'écoule par le tuyau de la chaudière à la batterie la plus éloignée, qui retourne à la chaudière par le tuyau de retour. La popularité est donnée par la simplicité de compréhension, mais cela nécessite un calcul et une configuration compétents du système. Plus la chaudière est éloignée, plus les tuyaux doivent être fins. Après le démarrage, chaque radiateur est réglé avec des vannes d'arrêt. Un réglage incorrect peut entraîner cela. Que tout le liquide de refroidissement passera par un radiateur, le reste restera froid.
La boucle de Tichelman fonctionne avec le mouvement de passage du liquide de refroidissement. Le câblage est réalisé avec des tuyaux de même diamètre. La pression et la température du liquide de refroidissement dans chacun des radiateurs sont les mêmes, ce qui simplifie l'équilibrage. Les régulateurs peuvent régler avec précision la température dans chaque pièce individuelle.
Exigences du régime :
- Longueur de contour jusqu'à 35 m.
- Dans les zones étendues, des tuyaux de gros diamètres (40 - 60 mm) sont utilisés et les thermostats ne sont pas installés, car ils deviennent inutiles.
- Le périmètre de plus de 30 m de long est divisé en plusieurs zones et le câblage des faisceaux est monté. On l'appelle aussi collectionneur. Le coût de plus de tuyaux est compensé par leur plus petit diamètre. Un tuyau de 16 mm suffit pour "alimenter" un radiateur.
Chaque radiateur de cette version est facile à régler pour le transfert de chaleur souhaité.
Schémas monotubes
Les systèmes de chauffage à tube unique sont optimaux pour les bâtiments à un ou deux étages avec jusqu'à 5 radiateurs dans un circuit. Un plus grand nombre nécessitera un réglage fin.Les branchements peuvent réduire la pression dans les tuyaux et certains radiateurs ne recevront pas assez de chaleur pour chauffer le liquide de refroidissement.
Les schémas permettent une connexion supérieure ou inférieure. Dans le second cas, le pipeline peut être caché sous le sol. Il est pris en compte que cela réduira légèrement le transfert de chaleur des radiateurs, car une partie de l'énergie est dépensée pour chauffer la chape.
Les options monotube sont réalisées avec un vase d'expansion ouvert ou fermé.
Les inconvénients du circuit comprennent les difficultés de remplacement des radiateurs. Pour maintenir l'opérabilité, un cavalier doit être installé immédiatement à la place de la batterie retirée, sinon le réglage du système sera violé. Pour la même raison, entre l'entrée et la sortie de l'échangeur de chaleur, des by-pass de tuyaux de plus petit diamètre sont montés.
L'un des schémas les plus populaires est "Leningrad". Pour la connexion, utilisez un schéma diagonal (croix) ou latéral (un côté).
Lors du choix des radiateurs, ils clarifient la manière dont les sorties pour la connexion sont réalisées - pour le bas ou le côté. Des adaptateurs d'angle sont achetés si nécessaire. Il est important de suivre les recommandations du fabricant.
Étapes et fonctionnement de l'équipement
Si la décision est prise de créer de vos propres mains un système de chauffage à deux étages pour une maison, ils suivent strictement la séquence de travail.
- Calcul du besoin de puissance calorifique des radiateurs pour chaque pièce individuelle et de la puissance totale. Des informations sont nécessaires pour sélectionner une chaudière et le nombre de batteries. Ils tiennent compte de l'emplacement des portes et fenêtres par rapport aux points cardinaux, de la surface et du degré d'isolation du sol, des murs, des sols.
- Elaboration d'un projet - général et étage par étage, coordination des sites d'installation des équipements gaz avec l'organisme fournisseur. Attribution de la puissance électrique requise si l'électricité est utilisée.
- Sélection et achat d'une chaudière, tuyaux, échangeurs de chaleur, composants pour l'assemblage d'un système unique.
- Aménagement des canalisations.
- Assemblage d'un seul circuit, sertissage.
- Première mise en service et configuration, élimination des fuites.
Pendant le fonctionnement ultérieur en mode de fonctionnement, les types de travail suivants sont effectués :
- nettoyer tous les composants de la poussière et de la saleté;
- élimination rapide des fuites;
- désaération des radiateurs lorsque la température des appareils individuels baisse ;
- contrôle de la pression, appoint en temps opportun du liquide de refroidissement;
- maintenir le niveau de liquide dans le système tout au long de l'année, y compris pendant la période intercombustible.
La connaissance des schémas possibles pour l'équipement d'une maison à deux étages avec chauffage aidera à faire le bon choix, à surveiller l'avancement des travaux d'installation et, à l'avenir, à répondre correctement aux dysfonctionnements survenus.
