Après une année dexploitation dun chauffage solaire utilisant des radiateurs classiques je me suis rendu compte (ou plus exactement jai enfin compris) quil fallait que leau soit chaude pour pouvoir être réellement utilisée par un radiateur et que cétait un peu difficile pour du solaire ou du moins que cela en limitait les performances.
Je suis tombé sur la présentation dErick Beaujard expliquant la façon quil avait eu de faire des murs chauffants. Jai été très séduit et je me suis lancé à leau.
Vous allez voir que ma réalisation nest pas
fondamentalement différente de la sienne, jai surtout essayé
dajouter quelques éléments qui mont manqués dans
cette première publication dexpérience.
SOMMAIRE
1Principe et avantages des grandes surfaces chauffantes
2.2Quelques règles en vrac pour le dessin du serpentin
3Choix des différents matériaux
5Performances et autres chiffres
5.2Utilisation de linertie des murs
Les premiers radiateurs nécessitaient une eau
à 90°, les radiateurs modernes tournent autour de 60-70°.
Un plancher (ou un mur chauffant) utilise de leau entre 30 et 40°.
Pourquoi vouloir une basse température ? Parce
que cela limite les pertes dans la chaudière et éventuellement
dans les tuyaux. Cest par ailleurs indispensable pour les chaudières
à condensation. Dans le solaire plus leau est tiède plus
on peut en produire. Une installation qui produit 1kWh deau à 50°
en produirait quasiment le double à 30° c'est-à-dire
que vous vous chaufferez pendant 1 heure avec un radiateur ou pendant 2
heures avec un mur/plancher chauffant.
De plus, quil sagisse de mur ou de plancher lhabitant bénéficie de leffet de rayonnement de la surface chaude. Cest cet effet que lon ressent lorsque lon est devant un feu : il fait chaud devant et vous avez froid dans le dos alors quobjectivement la température est la même devant ou derrière vous.
Une maison équipée de plancher ou mur
chauffant peut ainsi abaisser la température ambiante de 1 à
2° sans perte de confort. Pour mémoire une température
intérieure de 1° de plus fait consommer 10% de plus dénergie.
Pour une surface chauffante on trouve en général deux constituants :
Un mur chauffant nest jamais quun plancher chauffant
qui sest mis debout ! Le plancher est sûrement la meilleure solution
en construction neuve mais le mur a évidement un grand intérêt
en rénovation. Jai une vielle maison et pas le courage de défoncer
la dalle cest donc à la deuxième solution que je me suis
intéressé.
La publication sur le site de lAPPER de lexpérience
dErick Beaujard
ma fait sauter le pas.
Pour les deux autres questions je nai trouvé de réponse nulle part je me suis donc plongé dans la théorie des planchers chauffants (http://pagesperso-orange.fr/herve.silve/plancher_chauffant.htm en particulier). Jai fini par me faire un tableau Excel spécialement adapté aux murs en plâtre et en particulier au fait quun mur chauffant a le plus souvent 2 faces contrairement aux planchers.
Ce que jai compris des compromis à réaliser :
A surface de mur égale :
·Suffisamment grande pour que leau échange bien la chaleur avec le tuyau (écoulement turbulent)
·Suffisamment
faible pour éviter le bruit (?) mais surtout les pertes de charge
que lon doit limiter à moins de 2m (HCE) pour rester dans des circulateurs
grand public
Un pas faible est dans tous les cas le garant dune température dentrée plus basse et dune plus grande homogénéité. Mais cela augmente les pertes de charge et on doit donc augmenter le diamètre.
Une note à propos de linertie : avoir une
forte inertie nest pas forcément un bon objectif en soit car il
peut être désagréable en intersaison (trop froid au
début de la saison de chauffe et trop chaud au printemps). Il y
a donc lieu de trouver un compromis entre le besoin de stockage de calories
à basse température et cet inconfort.
Dans un système à plusieurs murs on
alimente en général tous les murs avec une seule pompe en
passant par lintermédiaire de clarinettes. Cest le mur le plus
grand (avec la plus grande perte de charge) qui va, en fait, fixer la température
dentrée et de sortie. Pour réguler les autres murs on place
des robinets détranglement qui limitent le débit, donc lénergie
échangeable et donc la température pièce par pièce
:
Jai finalement choisi dutiliser un pas le plus faible
possible soit 10cm (qui est le diamètre obtenu à la cintreuse).
Le mur le plus long nécessitait 80m de tuyaux ce qui ma obligé
à prendre non pas le plus petit diamètre mais celui juste
au dessus (12x16) pour diminuer la perte de charge.
Les quatre circuits réalisés (dont un
en angle) sont tous sur des murs intérieurs. Cest presque un principe
de base en rénovation. On évite de mettre un mur chauffant
sur un mur extérieur si on nest pas sûr de son isolation.
Deux murs sont des cloisons en carreaux de plâtre (6cm). Ils chauffent chacun deux pièces (bureau+couloir & WC) et (Salle de séjour + Salle de bain).
Un mur est en polystyrène + ba13 (il sagit dun mur qui donnait au départ sur lextérieur).
Un mur est en béton + plaque ba13 (Salle de séjour +WC).
Un mur en béton (Salle de séjour + cuisine).
Cela fait 5 murs ? Oui ! mais jai dit quil y en
a un en angle
La surface totale de murs (en comptant les deux faces lorsquil y en a) est de 30m2, la surface brute est de 22m2.
Les surfaces des pièces et murs, les besoins
de chauffage et les performances estimées des murs sont résumés
dans le tableau ci-dessous pour 3 températures extérieures
différentes. Le calcul de performance est fait avec un débit
de 320l/h, une perte de pression de 0.68HCE (en clair : un circulateur
tout à fait ordinaire) et des températures dentrée
sortie de 38°/28°.
Température
extérieure :
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||||||
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salle
de bain
|
6
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3,5
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8,4
|
4,0
|
|
6,9
|
|
8,4
|
|
séjour
|
24
|
10,0
|
34,6
|
33,9
|
|
58,1
|
|
70,2
|
|
bureau
|
12,5
|
10,0
|
22,4
|
11,7
|
|
20,7
|
|
25,2
|
|
chambre
|
14
|
7,0
|
25,1
|
10,1
|
|
18,5
|
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22,7
|
|
Mis à part le séjour pour lequel lisolation est insuffisante ainsi que le rapport surface chauffante/ volume pièce, les murs chauffants devrait largement couvrir mes besoins de chauffage même jusquà -10°C de température moyenne dans la journée. Je peux donc mattendre à ce que les températures dentrée-sortie soient plus petites dans la pratique (cest le cas).
Pour obtenir une température homogène et des échanges efficaces, le mur est à équiper dun serpentin horizontal, leau chaude entrant en bas du mur et sortant (froide) en haut du mur.
Inutile de placer la première spire trop bas, à moins de vouloir chauffer la dalle. Commencer à 15-20cm du sol semble correct. Je nai pas voulu isoler thermiquement mon mur du sol avec une fine mousse :
De même il est inutile de monter des spires
jusquau plafond. Au delà de 2m on va surtout chauffer le plafond
où lair chaud monte déjà naturellement. De plus,
cela tombe bien : comment couler du plâtre jusquau plafond sans
percer le plancher de létage supérieur ?
En général le tuyau de départ
et de retour sortent du même côté : il faut donc un
nombre de spires pair.
Sil y a des obstacles à éviter, essayer
de répartir les tuyaux chauds et les tuyaux froids de part et dautre
de lobstacle (voir figure)
Jai posé les tuyaux horizontalement sans laisser
de pente, je nai pas eu de problème de purge. La clarinette de
retour est plus haute que les murs mais sans être le point le plus
haut. Elle est équipée dune purge qui na quasiment jamais
servi.
Il semble indispensable (voir plus loin le § Pose détagère) de poser les tuyaux de façon à ce quils soient facilement localisables après coup. Voici ce qui me semble à éviter :
Le seul point qui minquiétait concerne les raccords qui sont normalement du type à sertir. Javais trouvé une société qui louait la pince, ce qui aurait été une porte de sortie, mais en fait jai dabord essayé les raccords olive. Jai fait un test à 10 bars sans voir de problème.
Ce test fait, et sachant que ce nest pas une installation
soumise à de grandes (ou brutales) variations de température
ni soumise à des coup de bélier, jai pris ce risque. Ceci
dit les raccords sont tous accessibles (ou presque voir § Pose
détagère) et remplaçables si cela devenait nécessaire.
Jai donc préféré utiliser des tasseaux que jai fraisés à intervalles réguliers avec une fraise boule et qui sont installés par dessus le serpentin (Voir schéma Choix des différents matériauxChoix des différents matériaux)
Les tasseaux sont placés verticalement environ
tous les 45-50cm.
Le plâtre que jai choisi est un plâtre multi usages de chez casto. Ce nest pas le premier prix (plâtre à briqueter) mais le second. Cela sest bien passé, cest largement assez liquide pour quil ny ai pas de poche dair, et que cela moule le tuyau. Jai fait un test préliminaire sur une maquette en bois pour men assurer.
Des chiffres que jai eu bien du mal à trouver
:
Pour 1 litre deau il faut entre 1kg et 1,3kg de plâtre
ce qui donnera 1.5 litre de produit (le plâtre ne se rétracte
quasiment pas au séchage en tout cas de façon négligeable
pour notre application).
Je gâchais 8 litres deau à la fois avec ?1/3 de sac. La méthode que jai utilisée est la suivante :
Au fait jai choisi le plâtre par manque dimagination. Si vous voulez chercher autre chose voici le cahier des charges :
Jai donc eu besoin dune défonceuse et dune fraise à boulle pour les tasseaux.
Pour le plâtre : un truelle, une auge, et...
un vieux ciré jaune
avec capuche (ce dernier outil ne devrait pas être nécessaire
si vous suivez les conseils prodigués (a posteriori) dans le §
Réalisation
et au § Quelques règles
en vrac pour le dessin du serpentin!)
Sur les bords, les boucles peuvent êtres maintenue à laide dun clou planté latéralement dans le tasseau puis replié par-dessus le tuyau :
Rappel: 1 litre de plâtre liquide occupe
?3cm de haut par mètres de large avec des tasseaux de 27 mm.
Pour les coulées je versais une partie du contenu de lauge dans un petit saut (4-5 litres) et je versais le contenu du saut dans un déversoir maison. Ce déversoir doit être relativement costaud car il faut le laver à chaque gâchée.
Déversoir en action
Voilà, noubliez pas que 50cm de plâtre liquide pèsent
plus lourd quun mètre deau : cela pousse très fort. Si
vous avez gâché trop de plâtre jetez le,
même si cest le soir et que ça allait être fini !
Vous gagnerez du temps : du plâtre jeté aux gravas ou sur
votre carrelage, lécologie est la même, cest vous qui voyez
!
A partir de là le mur est thermiquement opérationnel.
Pour le mettre en chauffe, attendez 24h si vous êtes patient
A partir de 35-40cm le placo se gondole et cela rend les travaux denduit
beaucoup beaucoup plus longs (en plus je naime pas cela). (pas de photos,
jai honte)
Au delà de 45-50cm, le placo se gondole tellement que le plâtre
fuit et ce sont les travaux de nettoyage qui sont alors beaucoup beaucoup
plus longs (si vous navez jamais vu du plâtre liquide sous pression
cest le moment. Promis ! cest très impressionnant !). (pas de
photos, ce nétait vraiment pas le moment !)
Nota : en procédant gâchée par gâchée,
le plâtre a largement le temps davoir pris entre deux coulées
pour pouvoir enchaîner et occuper « louvrier » en permanence.
« La pose détagère ne posera aucun problème, yaka faire gaffe où on fait les trous »
Voilà le discours convaincu et convainquant
quil faut tenir à son conjoint pour emporter laffaire avant de
se lancer dans laventure
Or donc, un beau samedi de Décembre, javais
fini la peinture et je mattaquais à remettre les étagères
là où elles étaient avant. Lemplacement de lengin
ayant été déterminé je massure que la position
des trous ne correspond pas à celle dun tuyau. Daprès les
plans tout étais OK, 170cm cela tombe pile entre deux tuyaux. Une
idée saugrenue me traverse lesprit alors : celle de vérifier
au détecteurs de métaux. Bizarrement cet engin me déclare
que je suis quasiment en plein dessus et quil faudrait que je me bouge
de 5cm en haut ou en bas
Je vérifie en plusieurs endroits et à
mieux que le cm près il trouve le tuyau
à la même hauteur.
Un ingénieur cela ne se refait pas : je décide
de faire confiance à la technologie plutôt quau plan (de
toutes façons cétait pile ou face).
Perceuse en main, le
résultat a été pile
au milieu du tuyau :
Bien plus tard jai essayé de comprendre pourquoi ce con de détecteur de métaux mavait planté (alors quil est dune marque que lon peut traduire par habile à une lettre près).
En fait, en présence dun tube multicouche
(et dun tube de cuivre mais cest moins flagrant), le signal est maximum
au dessus du tube mais aussi, et de façon plus intense, à
5cm de part et dautre du tube. ±5cm derreur sur un pas de 10cm
cela amène effectivement en plein dans le mille !
Tout ceci nest pas tant pour me faire plaindre mais pour expliquer la réparation.
Lidée est de dégager le tuyau de part et dautre du trou sur une bonne longueur, 30 cm en tout. A laide dune scie sauteuse dans le sens parallèle au tuyau et dun cutter dans lautre sens, lopération nest pas trop complexe.
On coupe ensuite le tuyau des deux côtés
du trou sur une largeur minimale à laide dun cutter. Cest, en
fait, le seul point délicat, il faut faire les deux découpes
en même temps et éviter soigneusement de déformer le
tuyau puisque lon doit mettre ensuite un raccord olive. Le raccord olive
posé, on commence par faire un contrôle détanchéité
puis on laisse en chaud histoire que le plâtre de la zone sèche
quelque jours.
Ensuite jai recouvert le raccord dun film plastique
pour éviter déventuels problèmes de corrosion entre
le plâtre et le raccord (?). Je lai ensuite entouré dune
petite épaisseur de polystyrène pour éviter les contraintes
mécaniques (?). Bref, je lui ai montré toute mon affection
(!). Le trou est ensuite rebouché au plâtre puis ré
enduit.
Ailleurs et daprès le plan
.
Et létagère est posée avec seulement une semaine de retard :
Conclusion : il vaut mieux éviter mais
cest tout à fait réparable. Pour éviter : suivre
les conseils plus haut « Quelques règles en vrac pour le dessin
du serpentin » (et jeter le détecteur de métaux !)
Les quatre murs, hors finitions, mont pris 3 journées
chacun tout compris pour arriver au stade thermiquement opérationnel
ce qui inclus les travaux sur la chaudière. Il faut une bonne journée
de plus par mur pour les finitions.
Au passage, cela aurait été impossible
pour un plancher chauffant : nous avons continué à vivre
dans les pièces pendant les travaux.
Nota : le fait de supprimer les radiateurs représente
un gain de place et une liberté supplémentaire pour disposer
les meubles. Les murs chauffant naugment lépaisseur des murs que
de 4cm et on reste libre dy mettre ce que lon veut (évitez quand
même les tentures ou les grandes armoire normandes)
La température minimale dutilisation du stock
est
passée en dessous de 30° alors quelle était au dessus
de 40° avec les radiateurs. Cette diminution de température
représente un gain de production des panneaux solaires compris entre
10 et 25% (selon léclairement).
Au passage les murs chauffants sont particulièrement
silencieux par rapports aux radiateurs, même loreille collée
contre le mur il faut être seul dans la maison pour entendre le circulateur.
Lorsquil fait 3° dehors la température
dentrée dans les murs est de 36° et celle de sortie de 28°
en moyenne
Les murs réalisés forment donc un stock équivalent à 570 litres deau ce qui théoriquement augmente mon stock de 30% (1500 à 2100 litre).
Cest un raccourci un peu rapide dans la mesure où
il nest pas question de porter les murs à 50° (à moins
de fantasmer sur les gens aux oreilles rouges).
10° stockés dans les murs représentent
dans mon cas 6.5kWh (soit 13% de la production solaire un beau jour de
Décembre Janvier) et donc un stock dont la température est
diminuée de 10*570/1500=3.8°. Cela représente en gros
10% de moins sur lécart de température extérieure
capteurs. Sans être négligeable ce nest pas là que
le plus grand gain est à attendre.