La chaudière

Calcul d'une rampe de chauffe
Une petite synthèse avec calculs intégrés afin de régler ma chaudière.

Pourquoi une courbe de chauffe

Les installations de chauffage sont dimensionnées pour assurer le confort pour une température extérieure minimum et surtout extrême.
Appelée température extérieure de base, cette température dépend de la région et de l'altitude où se situe le bâtiment à chauffer.
Par exemple, pour Le Havre, la température extérieure de base est de -7°C (pour une altitude comprise entre 0 et 200m).

Température extérieure de base

Ce sont des températures extrêmes rarement atteintes, mais elles permettent de surdimensionner l'installation.
Pour adapter la puissance des corps de chauffe (ex. radiateurs) aux besoins réels, il est possible de soit :

Principe d'une courbe de chauffe

C'est la correspondance entre les besoins de chaleur du bâtiment (basés sur les déperditions donc de la température extérieure)
ainsi que des apports gratuits (rayonnement solaire) et la température de l'eau qui alimente les émetteurs.

Correspondance température extérieure/température eau

Une courbe de chauffe peut donc très simplement se définir avec une droite comprenant une pente (réglable)
et un point pivot de base (réglable à la l'aide d'un déplacement parallèle).
La pente de la courbe est un nombre décimal (généralement variant de 0 à 4) qui signifie que pour une variation de 1°C de la température extérieure,
la température de l'eau varie de 1°C x La pente (ex. $1°C \times 1,6 = 1,6°C$).


Pente et pivot
Le point pivot (généralement prédéfini sur les régulations), point fixe autour duquel tourne la courbe de chauffe lorsque l'on fait varier la pente, peut être changé en modifiant la parallèle de la courbe (translation verticale).
Comment régler une courbe de chauffe

Le réglage d'une courbe de chauffe n'est pas vraiment compliqué en soit : ce n'est finalement qu'une droite comprenant 2 paramètres (pente et parallèle), et il suffit de trouver seulement 2 points pour la définir. En revanche, pour un réglage optimal, son ajustement doit se faire sur une demi-période de chauffe : un premier réglage (par exemple à l'installation), un ajustement en demi-saison (printemps ou automne), et un ajustement en plein hiver.

Pour le premier réglage, l'idéal est de connaitre certaines valeurs utilisées avec l'ancien générateur :

  • en hiver, pour la température extérieure de base [A], la température maximale de l'eau qui devait être envoyée dans les émetteurs [B]
  • en saison chaude, la température extérieure à laquelle le chauffage était coupé [C], et la température minimale de l'eau envoyée dans les émetteurs [D]
  • le point pivot de base de la nouvelle régulation (précisé dans la notice technique) avec température extérieure de non chauffage [E] et la température minimum de l'eau [F]

Les formules de calculs sont alors les suivantes :
$Pente =\dfrac{B-D}{C-A}$ C'est le coefficient directeur de la droite
$Parallèle=D-(F+Pente\times(E-C))$
Exemple :
$Pente =\dfrac{80°C-35°C}{20°C-(-10°C)}=1,5$
$Parallèle=35°C-(20°C+1,5\times(15°C-20°C))=23$
La courbe de chauffe peut se définir ensuite par :

$T° eau = 1,5 \times (T°~intérieure~demandée - T°~extérieure) + 23$

Il suffit ensuite de se baser sur le tableau ci-après pour ajuster progressivement par une méthode simple (sans calculs) la loi d'eau :

Température ext.
le jour
Température intérieure ressentie
Trop chaud
Trop froid

+5 à +15°C

Augmenter la pente de 0,1
Baisser la parallèle de 1
Baisser la pente de 0,1
Augmenter la parallèle de 1

-20 à +5°C

Baisser la pente de 0,1Augmenter la pente de 0,1

Mais attention, un bâtiment réagit lentement à ces modifications :
il faut le laisser s'adapter en ne réalisant pas plus d'un ajustement par jour, voir plutôt toutes les 48h surtout en demi-saison.
De plus, pour apprécier le réel impact d'une modification des paramètres de la courbe de chauffe lorsque l'installation est équipée de vannes thermostatiques, il est important de maintenir celles-ci en position ouverte durant la durée du réglage.

Une fois le réglage optimal obtenu, il ne faudra plus jamais y revenir (d'où l'intérêt de s'y atteler au moins une fois au début !),
sauf en cas de modification de l'isolation propre du logement (ex. remplacement des vitrages).

1ère situation - Premier réglage

Démarche

1.Définir les besoins
1.Définir les besoins
En hiver :En saison chaude :
T° extérieure de base T° extérieure de non chauffage
T° maximum de l'eauT° minimum de l'eau
2ème situation : ajustement en mi-saison

Facteur d'émission des corps de chauffe

C'est un facteur en fonction de la différence (T° moyenne de l'eau - T° ambiante) Le facteur d'émission f compare l'émission réelle (E) d'un corps de chauffe à son émission normalisée.
Celle-ci est calculée pour une différence entre la température moyenne de l'eau du corps de chauffe et la température intérieure de 60°C et est appelée émission normalisée (E60).

$f=\dfrac{E}{60}$ vaut 1 lorsqu'en fonctionnement cette différence de température vaut 60°C
Exemple:
T° intérieure = 20°C
T° du corps de chauffe :
T° aller = 90°C
T° retour = 70°C
T° moyenne = 80°C
Différence de T° = 80°-20° =60°, f = 1

$T_{moy~eau} - T_{amb}$0°C1°C2°C3°C4°C5°C6°C7°C8°C9°C
20°C0,240,260,270,280,300,320,340,350,370,39
30°C0,410,420,440,460,480,500,510,530,550,57
40°C0,590,610,630,650,670,690,710,730,750,77
50°C0,790,810,830,850,870,890,910,940,960,98
60°C1,001,021,041,071,091,111,131,151,181,20
70°C1,221,241,271,291,311,341,361,381,411,43
80°C1,451,481,501,521,551,571,601,621,651,67
90°C1,691,721,741,771,791,821,841,871,891,92
Calcul de la puissance de chauffe de mes radiateurs

D'après la documentation de chez Alphametal, pour mes radiateurs fonte, informations par éléments :

4 colonnes3346617893 6 colonnes3346617893105
Hauteur33 cm46 cm61 cm76,5 cm93 cm Hauteur33 cm46 cm61 cm78 cm93 cm107 cm
profondeur14,3 cm14,3 cm14,3 cm14,3 cm14,3 cm profondeur21,9 cm21,9 cm21,9 cm21,9 cm21,9 cm21,9 cm
Longueur5 cm5 cm5 cm5,5 cm5,5 cm Longueur5 cm5 cm5 cm5,5 cm5,5 cm6 cm
Masse3,20 Kg3,20 Kg4,00 Kg4,00 Kg6,95 Kg Masse4,00 Kg4,40 Kg6,00 Kg8,40 Kg10,0 Kg13,9 Kg
Ht orifice bas7,6 cm8 cm8 cm8 cm9 cm Ht orifice bas7,6 cm8 cm8 cm9 cm9 cm9 cm
Ht orifice haut29,4 cm43 cm58 cm70 cm88 cm Ht orifice haut29,4 cm43 cm58 cm74 cm89 cm103,3 cm
Contenance0,43 L0,43 L0,52 L0,375 L1,00 L Contenance0,67 L0,57 L0,75 L1,30 L1,50 L2,40 L
Puissance60 W60 W84 W110 W135 W Puissance64 W87 W117 W168 W189 W239 W

Exemple : mon radiateur fonte, 6 colonnes, hauteur 93cm, 7 éléments :
$Puissance=7\times 189 = 1323W$
$Contenance=7\times 1,5= 10,5L$

Exemple 2 : mon radiateur fonte, 4 colonnes, hauteur 93cm, 10 éléments :
$Puissance=10\times 135 = 1350W$
$Contenance=10\times 1=10L$