FIBOIS
07-26
6,
Cours du Palais
07000
PRIVAS
CAHIER DES
CHARGES TECHNIQUES
D'EXECUTION
D'INSTALLATIONS DE CHAUFFAGE
RELIEES
DIRECTEMENT A UN RESEAU
DE CHAUFFAGE
URBAIN BASSE TEMPERATURE
SARL THERMODYNAMIQUE, MILIEU ET ENERGIE
26310 Val-Maravel Tél. 04 75 21 46 75 Fax: 04 75 21 44 45
Table des chapitres
1. Préambule............................................................................................................................
2. Types de réseau..................................................................................................................
2.1 Réseau monotube à
débit et température constants............................................
2.2 Réseau bitube à
débit et température constants...................................................
2.3 Réseau bitube à
température constante et débit variable..................................
2.4 Réseau tri ou
quadritube à température chauffage variable, débit constant et ECS constante................................................................................................................................................
3. Type de
canalisations........................................................................................................
4. Modes de
raccordement.....................................................................................................
5. Dimensionnement..............................................................................................................
6. Appareillage de
régulation...............................................................................................
7. Cas des installations
thermostatisées..........................................................................
8. Matériaux
(équipements & tubes)................................................................................
8.1.1 les émetteurs........................................................................................................
8.1.2 les tubes des
canalisations................................................................................
8.1.3 les vannes
d’isolement des appareils..............................................................
8.1.4 les vannes de
commande des émetteurs........................................................
8.1.5 les vannes
d’équilibrage....................................................................................
8.1.6 les
circulateurs....................................................................................................
8.1.7 les vannes de
régulation...................................................................................
9. Nettoyage et
rinçages des circuits................................................................................
10. Epreuves..........................................................................................................................
11. Appareillage de
contrôle et sécurité...........................................................................
11.1.1 Vanne de
limitation de température............................................................
11.1.2 Détecteur de
fuite + électrovannes...............................................................
11.1.3 Filtre
secondaire...............................................................................................
11.1.4 Comptages.........................................................................................................
1. Préambule
Lorsqu'un réseau de distribution de chauffage à eau chaude, plus communément appelé chauffage urbain ou réseau de chaleur, est disponible à des températures n'excédant jamais 90°C, que cette eau n'a pas reçu d'additifs incompatibles avec les matériaux traditionnels utilisés en installations de chauffage classiques et à des pressions inférieures à 4 bars, il est possible (et même souhaitable) d'y brancher directement les installations de chauffage et production d'ECS sans utiliser un échangeur.
Cette configuration présente plusieurs avantages, d’abord, celui d’éliminer les déperditions et les pertes de niveau de températures liées à la présence de l’échangeur, tout comme la totalité des pertes de charges, souvent élevées présentées par ce type d’appareil. Ensuite, elle permet d’abaisser considérablement les coûts de raccordement au réseau, ce qui a le mérite d’améliorer les performances économiques et donc de faire adhérer plus d’abonnés au réseau.
En général, ces piquages sont exécutés sur une boucle qui est elle-même disposée à la suite d'un échangeur et d'un diamètre tout à fait raisonnable (entre DIN 25 et DIN 75). Dans ces conditions, c'est l'ensemble boucle - installations qui constitue le réseau secondaire. Il est donc nécessaire que tout cet ensemble présente des qualités de fiabilité irréprochables, afin qu'aucun point faible ne vienne perturber le fonctionnement de l'ensemble.
Il faut également que les dimensionnements des installations soient parfaitement compatibles avec l'ensemble de la boucle, afin, d'une part, de ne pas déséquilibrer cet ensemble pendant le fonctionnement, et d'autre part, fonctionner en toutes circonstances, mais avec les quantités de chaleur disponibles pour l'installation concernée.
2. Types de réseau
Quatre types de réseau secondaire peuvent être envisagés avec des piquages en direct :
· Réseau monotube à débit et température constants
· Réseau bitube à débit et température constants
· Réseau bitube à température constante et débit variable
· Réseau tri ou quadritube à température chauffage variable, débit constant et ECS constante
2.1 Réseau monotube à débit et température constants
C’est un système composé d’une seule canalisation préisolée qui « court » en boucle pour alimenter en général des habitations individuelles assez identiques et dont la configuration est compatible avec ce type de distribution, par exemple des chauffages par le sol à basse température. Ainsi le remixage dans la boucle ne provoque pas d’abaissement de température incompatibles avec les minimas exigés par les derniers abonnés.
Dans cette configuration, les piquages sont constitués d’un système à by-pass avec vanne de mélange de tête pour le chauffage.
Son équilibrage doit être réalisé avec soin.
Ce type de réseau n’est pas adapté à la production d’ECS à température élevée.
C’est, en revanche et de loin le mode de distribution le meilleur marché et il peut tout à fait être installé en réseau dans des caves contiguës.
2.2 Réseau bitube à débit et température constants
C’est le type de réseau le plus classique : il permet la production d’ECS et le chauffage des locaux avec n’importe quel mode de chauffage et avec des modes de chauffage éminemment différents.
En revanche, il est plus cher à l’installation et présente le défaut notoire d’assurer un maximum de déperditions de réseau tout au long de l’année. Ce dernier point est aujourd’hui minimisé par les formidables performances des réseaux en résine préisolés.
Comme il doit être dimensionné pour les débits maximum de l’ensemble des installations raccordées, il pose assez souvent des problèmes de pertes de charges au droit des piquages avec des solutionnements avec vannes de décharge pas toujours heureux.
2.3 Réseau bitube à température constante et débit variable
C’est le même type de réseau que précédemment, mais avec un pilotage de boucle assuré par un circulateur à débit variable.
Ce débit est dépendant, soit de la pression de service (dans ce cas, il est obligatoire que les abonnés soient raccordés par l’intermédiaire d’une vanne 2 voies motorisée), soit du delta T de l’ensemble de boucle, ce qui est beaucoup plus souple à piloter.
Outre le fait qu’il solutionne bien les problèmes de pertes de charges des piquages, il diminue également de façon considérable les déperditions en ligne du réseau.
2.4 Réseau tri ou quadritube à température chauffage variable, débit constant et ECS constante
C’est la Rolls des réseaux : il s’agit en fait d’un système mixte avec régulation générale de la température de départ chauffage sur l’ensemble de la boucle tout en permettant une alimentation ECS permanente et constante.
Ce type de réseau est aujourd’hui possible uniquement en Flexalen, puisque ce fournisseur est le seul à pouvoir proposer des tubes préisolés « à la carte » à un prix tout à fait compétitif.
Les piquages sont classiques, mais le fait de disposer d’eau régulée en fonction de la température extérieure oblige à disposer de chauffages :
· de même types
· avec un dimensionnement identique
En revanche, outre des coûts minimes de déperditions en ligne, cette solution, qui fait économiser à l’abonné les coûts d’une régulation (vanne 3 voies motorisée, régulateur électronique, sondes et raccordements) est, de loin, la plus séduisante pour faire adhérer un grand nombre d’abonnés au réseau.
En ce qui concerne la fourniture d’ECS, il y a le choix entre deux formules :
· soit une production directe avec vente d’ECS depuis la sous-station avec distribution par le 3ème tube (avec recyclage concentrique faible débit)
· soit une vente de chaleur avant un ballon à serpentin. Dans ce cas, le retour peut être commun avec le retour chauffage (tritube)
Le seul inconvénient dans ce dernier cas est d’avoir un comptage d’énergie double.
3. Type de canalisations
Dans tous les cas de figure, on utilisera pour ce type de réseau des canalisations préisolées :
· soit en polyéthylène réticulé avec isolant de masse et protection externe polypropylène haute densité (Ecoflex), en mono ou bitube ;
· soit en polybutène thermofusable en coquilles articulées en mousse de polyuréthane avec protection externe polypropylène haute densité (Flexalen), ce dernier système permettant une gamme importante de possibilités (mono, bi, tri et quadritube)
Par leur coût, leurs flexibilité, leur robustesse et leurs très faibles pertes en ligne, ces canalisations sont, de loin, à préférer aux systèmes métalliques rigides. De plus, il n’y a pas à prendre en compte les éléments de dilatation comme avec des canalisations métalliques.
Il n’y a aucun phénomène de corrosion.
La rugosité très faible des parois des canalisations en résines plastiques permettent des vitesses nettement plus élevées pour une perte de charge identique : il en résulte des dimensionnement plus faibles que les canalisations métalliques.
Outre sa souplesse d’utilisation, par rapport au polyéthylène réticulé, le polybutène présente deux autres avantages :
· l’utilisation de raccords polybutène à thermofuser, plus sûrs et moins onéreux que les raccords bronze ou laiton
· la possibilité d’utiliser des coudes à faibles rayons, ce qui permet notamment des installations apparentes (caves, etc...) quasi-impossibles à réaliser avec l’autre matériel.
Enfin, les tubes de marque Flexalen, qui peuvent être commandés « sur mesure » permettent également d’inclure des câbles (comptages centralisés, bus, régulations, alimentation des électrovannes de sécurité, etc...) à condition que ceux-ci aient été prévus pour utilisation aux températures internes du réseau.
4. Modes de raccordement
Sur les canalisations en polyéthylène, les raccordements par colliers de prise en charge sont à proscrire et ils sont relativement à déconseiller sur le polybutène.
On n’utilisera donc pour les raccordements que des Tés de même marque et provenance que le matériau des canalisations. En ce qui concerne le polybutène, la thermofusion exige de travailler avec des paroi totalement sèches. Une vidange totale de la partie du réseau concernée est donc nécessaire.
En fait, il est clair qu’il convient d’équiper le réseau de tous les piquages susceptibles d’être utilisés par la suite, avec des vannes d’arrêt bouchonnées. Le surcoût à l’installation est infime par rapport aux opérations complexes de vidange, remplissage et purge nécessité par un piquage ultérieur non prévu à l’origine, surtout avec des installations en direct.
Tous les raccordements seront munis de vannes d’arrêt d’excellente qualité (bille/Téflon) avec pression de service minimale de 6 bars.
Chaque logement sera raccordé au réseau par une petite bouteille casse-pression munie de 4 vannes dans laquelle la vitesse nominale ne sera pas plus élevée que 15cm/sec.
Chaque logement sera équipé d’un circulateur capable d’assurer à lui seul le débit du réseau dudit logement avec les pertes de charges maximales. Ce circulateur pourra être d’un modèle à variateur de vitesse sur Delta T ou sur pression constante (cas d’installations thermostatisées)
5. Dimensionnement
Quelque soit le type de réseau, mais spécialement avec un réseau à régulation en tête et de façon obligatoire avec un réseau monotube, les bases du dimensionnement doivent être identiques et se rapprocher le plus possible des règles suivantes :
· Les systèmes à convection ou rayonnement ne doivent pas être utilisés (nécessité de régimes de températures élevées)
· Sauf en zones froides ou très froides (températures de base inférieures à -12°C) le régime de fonctionnement des émetteurs ne doit pas dépasser 70 ou 75°C en départ maxi pour la température de base pour des radiateurs avec un delta T maximum de 15°K. (Régime idéal : 75/60)
· Sauf en zones froides ou très froides (températures de base inférieures à -12°C) le régime de fonctionnement des émetteurs ne doit pas dépasser 38°C en départ maxi pour la température de base pour les systèmes à planchers chauffants avec un delta T maximum de 8°K. La température maximale de surface ne sera en aucun cas supérieure à 28°C.
· Le surdimensionnement des émetteurs par rapport aux déperditions de la pièce où ils sont installés doit suivre rigoureusement les courbes TA de surdimensionnement annexées, avec une tolérance de 5% maximum,non compté les apports solaires et « gratuits » des appareils et personnes se trouvant dans la pièce. De ce fait les études de chauffage seront effectuées avec toute la rigueur nécessaire
· Les installations individuelles monotubes seront calculées avec des vannes by-pass avec au moins 50% de passage direct et n’auront aucun surdimensionnement des émetteurs par rapport aux besoins.
· Dans le cas d’un réseau à température régulée, les systèmes de chauffage seront tous du même type (radiateurs à eau chaude, chauffage sol), sans panachage.
· Les installations seront, bien entendu, équilibrées avec toute la rigueur nécessaire, surtout au regard du fait qu’aucun surdimensionnement ne sera pris en compte.
Un dossier complet avec feuilles de calcul et schéma détaillé de l’installation sera remis au fournisseur de chaleur pour approbation initiale.
6. Appareillage de régulation
Sauf dans le cas du réseau à température régulée au départ, les installations devront posséder leur propres organes de régulation. Par le fait qu’elles sont dimensionnées avec précision, réputées équilibrées et donc que les répartitions de débit y sont parfaitement répartis en fonction des émetteurs et des besoins, le rôle de la régulation devient assez simple et particulièrement efficace.
La régulation sera obligatoirement du type vanne 3 ou 4 voies motorisée avec régulation de la température en fonction de la température extérieure avec éventuellement compensation sur sondes de température d’ambiance, de l’action du vent, d’un système d’optimisation, etc...
Dans le cas d’utilisation d’une vanne 4 voies, il n’y aura pas de bouteille casse-pression et le diamètre de la vanne sera calculé de façon à fournir le débit maximum destiné au logement pour la perte de charge assurant l’autorité de la vanne, en général un diamètre en-dessous de la dimension obtenue avec une vitesse de 0.8m/sec en tête de l’installation.
Les systèmes tout ou rien par thermostat sur circulateur ou à vannes thermostatiques sans régulateur de tête seront proscrits.
7. Cas des installations thermostatisées
Il peut arriver que d’anciennes installations à vannes thermostatiques soient raccordées ou qu’il soit souhaitable de prendre en compte des apports solaires ou d’appareils domestiques émettant des flux de chaleur significatifs par l’utilisation de telles vannes.
Dans ces cas, outre les dimensionnements qui devront prendre en compte ces aspects spéciaux, l’installation sera munie de vannes de décharge ou d’un circulateur à variations de vitesse sur Delta P (pression différentielle).
L’attention est particulièrement attirée sur le cas classique où d’anciennes vannes manuelles ont été remplacées par des vannes thermostatiques de même diamètre nominal (spécialement les vannes 3/8’’) et de ce fait, à cause des très petits diamètres et levées des clapets, n’ont plus un débit suffisant à leur bon fonctionnement : aucun solutionnement (circulateur plus fort) n’existe réellement pour ce type de problème qui engendre, de surcroît, des bruits incompatibles avec un confort acceptable. La seule solution est de remplacer ces vannes, solution en général difficile à mettre en œuvre, car elle oblige à retoucher sensiblement les tuyauteries.
8. Matériaux (équipements & tubes)
La fiabilité de l’ensemble du réseau dépend autant de celle de chacun des circuits que la solidité d’une chaîne dépend de celle de son plus petit maillon. Dans ces conditions, chacun des éléments des équipements de chauffage des logements doit être choisi avec soin et doivent répondre à des critères spécifiques.
· les émetteurs
· les tubes des canalisations
· les vannes d’isolement des appareils
· les vannes de commande des émetteurs
· les vannes d’équilibrage
· les circulateurs
· les vannes de régulation
8.1.1 les émetteurs
Dans le cas de systèmes de chauffage à rayonnement par le sol, les installations PER et cuivre seront seules admises, en respectant les indications constructeurs et sans raccords dans les dalles.
Dans tous les autres cas, les émetteurs seront des radiateurs à eau chaude, en acier soudé ou en fonte assemblée par niples norme NF et CE, pouvant résister sans déformation à une pression d’essais de 4.5 bars.
8.1.2 les tubes des canalisations
Les canalisations pourront être, soit en tubes métalliques (acier noir, cuivre), soit en tubes résine PER (polyéthylène réticulé) ou PB (polybutène). Ces derniers choix permettent un encastrement sous goulotte, ce qui les rend particulièrement apte aux installations en rénovation à petit budget.
Les canalisations acier noir répondront aux règles classiques de l’art et pourront être, soit soudées, soit filetées. Les mouvements dus à la dilatation seront pris en compte dans l’installation. Ces tuyaux seront protégés par une double couche extérieure anti-corrosion après montage.
Les canalisations cuivre seront exclusivement brasées avec une brasure NF gaz. Les mouvements dus à la dilatation seront pris en compte dans l’installation.
Les canalisations PER et PB seront de classe 0 (classement CSTB). Les canalisations PER seront exclusivement assemblées avec des raccords bronze de même fournisseur que le tuyaux, à l’exclusion de tout autre élément. Ces raccords devront avoir le classement CE et NF chauffage.
Les canalisations PB seront thermofusées, sauf les diamètres égaux ou inférieurs à DN16 qui pourront être à assemblages sertis.
Enfin, pour les deux derniers choix, l’utilisation de goulottes est autorisée, à condition d’utiliser des goulottes supportant les températures de paroi des tubes.
8.1.3 les vannes d’isolement des appareils
Elles seront toutes marquées NF et CE chauffage et fabriquées suivant la norme ISO 9001 avec pression standard d’utilisation à 6 bars.
8.1.4 les vannes de commande des émetteurs
Elles seront toutes marquées NF et CE chauffage et fabriquées suivant la norme ISO 9001 avec pression standard d’utilisation à 6 bars. Elles seront fournies avec les courbes kv du constructeur.
8.1.5 les vannes d’équilibrage
Elles seront toutes marquées NF et CE chauffage et fabriquées suivant la norme ISO 9001 avec pression standard d’utilisation à 6 bars. Elles seront fournies avec les courbes kv du constructeur.
8.1.6 les circulateurs
Seront de marque réputée, marqués NF & CE et seront fournis avec les courbes constructeur.
8.1.7 les vannes de régulation
Les vannes de régulation seront norme NF et CE, et certifiées ISO 9001. Elles seront toutes du type à soupape. Les vannes à secteur seront prohibées.
Enfin, les raccords et raccordements doivent aussi correspondre à des critères de haute fiabilité :
· aucun piquage sans raccord de même nature que les canalisations
· sur acier : brasures NF acier
· sur cuivre : brasure NF gaz uniquement (bronzes au phosphore...)
· interdiction de mélanges de métaux
· éléments de dilatation bien étudiés et dimensionnés
9. Nettoyage et rinçages des circuits
Avant tout raccordement au réseau, les circuits de chauffage seront soigneusement nettoyés et rincés. Les anciens circuits seront désemboués avec un procédé excluant l’utilisation de produits corrosifs et chimiques. Ce désembouage sera effectué par une entreprise spécialisée exerçant une garantie de longue durée de ses prestations.
10. Epreuves
Avant réception des ouvrages, les circuits de chauffage seront remplis d’eau et soumis à une pression d’épreuve de 4.5 bars pendant 1 heure, puis un essai sous 3.5 bars pendant 48 heures. Un PV d’essai sera réalisé par l’entreprise agréée. Le fournisseur de chaleur peut participer et contrôler la bonne marche des essais.
Le fournisseur de chaleur se réserve le droit de refaire ces essais en cas de doute sur une réalisation ou sur une réalisation effectuée par une entreprise non agréée ou tout autre intervenant.
11. Appareillage de contrôle et sécurité
Toute installation raccordée directement au réseau comportera les appareillages suivants :
· Vanne de limitation de température
· Détecteur de fuite + électrovanne
· Filtre secondaire
· Comptages
Pour des raisons évidentes de facilité d’entretien et d’harmonisation des fonctionnalités, ces appareils seront de marque et modèle exclusivement agréés par le fournisseur de chaleur ou éventuellement fournis par lui pour le compte de l’abonné.
11.1.1 Vanne de limitation de température
Une vanne de limitation de température réglable et plombée sera posée en amont de la bouteille de mélange. Elle sera ajustée en fonction des caractéristiques de l’installation.
11.1.2 Détecteur de fuite + électrovannes
Un détecteur de fuite (pressostat fixe) sera installé à l’entrée de chaque installation avant comptage, alimenté par le fournisseur de chaleur et commandant deux électrovannes en tout ou rien permettant d’isoler instantanément les circuits en cas de chute brutale de la pression de service.
11.1.3 Filtre secondaire
Un filtre secondaire 20 microns chauffage sera posé sur le circuit retour de l’installation de chauffage. Il sera nettoyé deux fois pendant le mois qui suivra la mise en route de l’installation puis tous les ans. Il sera accompagné d’un point bas de désembouage et d’un by-pass permettant de le nettoyer sans couper le fonctionnement du circuit.
11.1.4 Comptages
Fourni par le fournisseur de chaleur, il sera plombé dès sa mise en route. La pose des sondes aller et retour sera exclusivement faite avec des doigts de gants également fournis par le fournisseur de chaleur.