Radiateurs
besoins et existant : puissance, dimensionnement
23/04/2014
Quels besoins de puissance ? Quel existant ?
Pour faire des économies, dimensionner une installation de chauffage est un facteur clé de succès.
Dans mon appartement, qui n'est pas neuf, j'ai un double problème. Il me faut répondre à deux questions :
1 - Quel est mon besoin en radiateurs ?
Cela revient à déterminer quel est mon besoin de
chauffage dans telle ou telle pièce, pour pouvoir ensuite
déterminer le dimensionnement de mes radiateurs, que ces
radiateurs soient électriques ou en en fonte.
Enfin, pour déterminer mon besoin de chauffage, je suis
obligé de connaître ou de calculer préalablement
les déperditions. In fine on a donc : déperditions =>
besoins => dimensionnement.
L'impact de l'isolation
A
noter un point crucial : en isolant le logement, donc en diminuant les
déperditions,
on diminue les besoins, et donc la puissance des
radiateurs nécessaires.
C'est d'ailleurs l'objectif des nouvelles
normes BBC. A la limite, vec des déperditions minimales, un chauffage
minuscule suffit à combler les besoins,
et la seule puissance dégagée
par le corps des occupants suffit à chauffer la pièce
(C'est comme cela
que le bœuf et l’âne de l'étable chauffaient le petit Jésus,
ou les
habitations au dessus des étables il y a moins d'un siècle :
à 1 Watt
par kg, 1000 kilos, 1000 Watt !) |
2 - Mon installation actuelle est-elle bien dimensionnée ?
La réponse à cette question me permettrait de savoir si
mes radiateurs répondent ou non aux besoins de chauffage,
et donc de déterminer quels éléments seraient
à remplacer ou à compléter par du chauffage
d'appoint.
Hélas, il n'est pas toujours évident de répondre
à cette question quand il s'agit de radiateurs en fonte
car la puissance n'est pas marquée dessus !
Heureusement, il existe des documents qui peuvent permettre de répondre à cette question, par exemple ici :
Une limite au chauffage - petit effort de mémoire...
Il est possible de se remémorer si les radiateurs ont toujours répondu aux besoins de chauffage :
« Souviens-toi chéri, fin 2010, quand il a fait -7 dehors, nous avions des difficultés à chauffer.
Quand les radiateurs était à fond, nous ne pouvions monter au dessus de 18°C ! »
Voilà bien une information : -7 dehors, radiateurs à fond, 18°C max.
Et tout cela au 3ème et dernier étage,
avec ses déperditions spécifiques du toit terrasse... et ses apports solaires !
Le point à retenir est qu'il existe ainsi une limite au chauffage,
et disons le tout net, cette limite dépend du bâti (murs, fenêtres, pont thermiques...),
de la puissance de chauffe (la chaufferie en collectif),
et aussi du dimensionnement des radiateurs et de la température de ceux-ci,
donc du circuit de distribution ! |
Mais plutôt qu'un long discours, prenons un exemple... mon
exemple déjà plusieurs fois évoqué sur ce
site.
|
De quels radiateurs parlons-nous ?
Les radiateurs dont il est question sont des radiateurs en fonte,
dans lesquels circulent de l'eau à basse température (environ 50°C).
Quelques liens sur les radiateurs en fonte :
http://www.uniclima.fr/fileadmin/BASE_DOCUMENTAIRE_UNICLIMA/Documentation/EA_Guide_Dimensionnement_Radiateur_nov2010.pdf
http://www.radiateurfonte.com/radiateur-fonte.php
http://radiateur-fonte.ideesmaison.com/
http://www.radiastyl.fr/radiateurs-fonte-classiques.html
Nous aurions pu prendre pour l'exercice des radiateurs électriques à chaleur douce ou à inertie,
qui fournissent une chaleur équivalente en confort aux radiateurs en fonte.
Quelques liens sur les radiateurs à chaleur douce et à inertie,
avec une petite vidéo ici pour comprendre les enjeux
Passons à la détermination de la puissance de nos radiateurs en fonte !
|
La puissance des radiateurs
On voit que les radiateurs en fonte sont composés d'éléments reliés les uns aux autres en longueur.
Chacun des éléments plus ou moins haut et profond, est composé de colonnes où circule l'eau :
respectivement 2, 4 et 6 colonnes sur la photo.
Un radiateur avec plus d'éléments, plus de hauteur, plus de colonnes,
c'est plus d'échange avec l'air de la pièce, c'est donc plus de puissance.
Si l'eau en entrée du radiateur est plus chaude, le radiateur est également plus puissant,
et peut fournir à la pièce plus de calories.
Bien sûr, la chaleur de cette eau est limitée
par ce que peut fournir la chaudière et le circuit de distribution du logement.
Connaissant les caractéristiques des radiateurs en fonte,
c'est à dire la puissance disponible par
élément en fonction du nombre de colonnes par
élément,
ainsi que la dimension des éléments, il est possible de
déterminer la puissance de chacun des radiateurs du logement.
La puissance disponible est fonction du différentiel entre la température moyenne du radiateur,
et la température souhaitée dans la pièce.
Dans l'exemple retenu, on aura une température moyenne du radiateur aux alentours de 50°C,
et une température dans la pièce autour de 20°C, soit une différence de 30°C.
Nous prendrons donc la puissance du radiateur correspondant à P30 dans le tableau ci-dessous.
Cas d'un logement F5 : puissance de chauffe.
Prenons par exemple un logement de type F5, et recensons l'ensemble des radiateurs du logement,
et pour chacun d'eux le nombre de colonnes par élément, le nombre d'éléments,
la hauteur et la longueur des radiateurs, et donc la surface frontale de chauffe. Puis faisons les calculs.
|
colonnes |
frontal |
haut |
long |
P30 |
| Bureau |
4 |
1350 |
0,9 |
0,7 |
850,5 |
| Salon |
4 |
1350 |
0,9 |
0,9 |
1093,5 |
| Chambre Nord Ouest |
4 |
1350 |
0,9 |
0,6 |
729 |
| Cuisine |
2 |
800 |
0,9 |
0,6 |
432 |
| Chambre Est |
4 |
1350 |
0,9 |
0,4 |
486 |
| Chambre Nord |
4 |
1350 |
0,9 |
0,6 |
729 |
| Salle de bain |
2 |
800 |
0,9 |
0,4 |
288 |
|
|
|
|
|
4608 |
Dans le tableau ci-dessus, le salon dispose d'un radiateur de 16 éléments de 4 colonnes,
il fait 90 cm de haut, 90 cm de long, soit une surface frontale de 0,9 x 0,9 = 0,81 m2.
Pour des radiateurs de 4 colonnes, le tableau indique un P30 de 1350 Watt par m2 de surface frontale.
La puissance du radiateur du salon est donc de 1350 x 0,81 = 1093,5 W.
En procédant de même avec tous les radiateurs du logement,
je trouve finalement une puissance de chauffe de 4608 Watt, soit 4,6 kW environ.
A noter : on peut vérifier que les différents tableaux donnent des résultats quasiment identiques.
Le P50 d'un radiateurs à 4 colonnes de 87 cm de haut donne 135 W/éléments,
soit 135 x 16 = 2160 W pour une surface frontale de 5,5 cm par éléments x 16 = 88 cm,
soit une surface frontale de 0,87 x 0, 88 = 0,8 m2 env.
Or, le tableau précédent me donnait pour P50 une valeur de 2700 W/m2,
à multiplier par une surface frontale de 0,8 m2 soit 2160 W,
ce qui est identique (à 2,5% près en faisant les calculs exacts)
Ce que l'on peut dire à ce stade est que la puissance de chauffe disponible dans le logement est de 4,6 kW.
Mais est-elle suffisante ?
|
Chauffage du logement F5 : adéquation aux besoins
Des calculs compliqués que je ne détaillerais pas ici
donnent les compléments d'informations suivants avec les hypothèses prises ci-après :
Pour le logement ci-dessus, on prend les hypothèses suivantes :
température intérieure de 21°C
température de base de -5°C
année à 2600 DJU, ce qui correspond à
l'année 2010, dont l'hiver a été le plus rude
depuis 1996
consommation (hors ECS) ramenée au logement (avec ses millièmes) de 1900 L de fuel (PCI = 10,3 kWh/L)
rendement chaudière + installation estimé à 60% => conduit à des besoins de 11742 kWh
L'ensemble conduit à des déperditions d'environ 5,34 kW.
L'installation avec les radiateurs actuels donne donc une réponse à 4,6/5,34 = 86% des besoins,
ce qui n'est pas suffisant pour maintenir la température à 21°C
Et effectivement, au plus fort de l'hiver, la température dans les appartements était autour de 18°C.
Avec une température de 18°C, on arrive effectivement à des déperditions de 4,72 kW,
ce qui permet à nos radiateurs de fournir 4,6/4,7 = 98% des besoins.
En conclusion, les radiateurs et le système de chauffage installés
ne permettent pas de répondre aux besoins de confort lors des périodes de grands froids exceptionnelles ,
mais sont suffisant dans la grande majorité des périodes climatiques habituelles.
|
|
