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Unité de mélange pour chauffage au sol

L’utilisation de systèmes de chauffage par le sol pour le chauffage des locaux n’est plus une innovation. Beaucoup équipent de sols chauds, sinon toute la maison, alors des pièces séparées, par exemple une salle de bain ou un salon. Bien entendu, d’autres appareils de chauffage sont utilisés simultanément avec des sols chauds, par exemple des radiateurs familiers à tous. Les “planchers chauds” font référence aux systèmes de chauffage à basse température et aux radiateurs de chauffage – à ceux à haute température. Par conséquent, un élément obligatoire du système de chauffage par le sol est une unité de mélange pour un sol chaud. La fonction principale de ce nœud est de mélanger, ce que son nom l’indique. A quoi sert l’unité de mélange, avec quoi elle se mélange, quel est le principe de son fonctionnement, ainsi que l’algorithme d’installation et de réglage – nous vous dirons tout cela dans cet article. Nous donnerons également des exemples de schémas de travail pour l’installation d’une unité de mélange dans le circuit de chauffage et soulignerons les nuances.

Pourquoi avez-vous besoin d’une unité de mélange pour un sol chaud

Il est nécessaire de préciser immédiatement que l’unité de mélange n’est nécessaire que pour le système d’eau du sol chaud, car le même liquide de refroidissement y circule que dans les radiateurs de chauffage. En règle générale, le système de chauffage est organisé de la manière suivante : une chaudière qui chauffe le liquide de refroidissement, un circuit de radiateurs haute température et un circuit ou plusieurs circuits d’un chauffage au sol à eau.

La chaudière chauffe naturellement l’eau jusqu’à la température requise pour les radiateurs haute température. Le plus souvent, il fait 95 ° C, mais parfois des radiateurs sont utilisés pour une température de 85 à 75 ° C. Selon les normes sanitaires, la température de la surface du sol ne doit pas dépasser 31 ° C, cela est dû à de nombreuses raisons, et tout d’abord, à un séjour confortable sur le revêtement de sol, afin qu’il ne fasse ni froid ni chaud. Compte tenu de l’épaisseur de la chape dans laquelle sont noyés les tuyaux du système “plancher chaud”, ainsi que de l’épaisseur et du type de revêtement de sol, la température du liquide de refroidissement dans les tuyaux du sol chaud doit être de 35 – 55°C et pas plus. Il est logique de supposer qu’il est impossible de diriger l’eau directement de la chaudière vers le circuit de chauffage au sol, car sa température est trop élevée. Que faire? Comment abaisser la température du liquide de refroidissement?

C’était avec le but d’abaisser la température du liquide de refroidissement à l’entrée du circuit de chauffage par le sol une unité de mélange pour le chauffage par le sol est utilisée. Il mélange le liquide de refroidissement chaud et le fluide caloporteur plus froid du retour de plancher chaud. En conséquence, la température moyenne diminue, le liquide de refroidissement est fourni au circuit. Tous les circuits de chauffage de la maison fonctionnent correctement: l’eau chaude est fournie au circuit des radiateurs à une température de 95 ° C et au circuit de chauffage par le sol – à une température de 55 ° C.

Si vous êtes intéressé par la question de savoir s’il est possible de se passer d’une unité de mélange et dans quelles situations, nous vous répondrons – c’est possible. Si toute la maison est chauffée à l’aide de circuits à basse température et que la source de chaleur chauffe le fluide caloporteur uniquement pour le système de chauffage à la température spécifiée, les unités de mélange peuvent être omises. Un exemple d’un tel système de chauffage serait l’utilisation d’une pompe à chaleur aérothermique. Si la source de chaleur chauffe l’eau non seulement pour les sols chauds, mais également pour une douche dont la température est comprise entre 65 et 75 ° C, l’installation d’un mélangeur est nécessaire..

Comment fonctionne l’unité de mélange pour le chauffage par le sol ?

Classiquement, le fonctionnement de l’unité de mélange peut être décrit comme suit : le fluide caloporteur chaud atteint le collecteur de chauffage au sol et s’appuie contre la soupape de sécurité avec un thermostat, si sa température est supérieure à celle requise, la soupape se déclenche et ouvre le froid flux de retour, le mélange se produit – mélange du liquide de refroidissement chaud et froid. Dès que la température atteint les valeurs requises, la vanne se déclenche à nouveau et coupe l’alimentation en caloporteur chaud. Nous examinerons plus en détail le travail du nœud ci-dessous, car il peut être organisé de deux manières..

Le collecteur pour plancher chauffant sert non seulement à réguler la température du liquide de refroidissement, mais aussi à assurer sa circulation dans le circuit. Par conséquent, l’ensemble collecteur se compose de deux éléments principaux:

  • Soupape de sécurité, dont nous avons déjà parlé. Il alimente le circuit de chauffage au sol en fluide caloporteur chaud autant que nécessaire, en contrôlant la température d’entrée.
  • Pompe de circulation, qui assure la circulation de l’eau dans le circuit de chauffage au sol à une vitesse donnée. Cela garantit que le chauffage de toute la zone de chauffage par le sol est uniforme..

En plus des éléments principaux, l’unité de mélange peut comprendre : contourne, qui protège le nœud des surcharges, drainage et Vannes d’arrêt et Bouches d’aération. Par conséquent, l’unité de mélange multiple peut être réalisée de différentes manières, en fonction des tâches..

L’unité de mélange est toujours installée avant le circuit de chauffage au sol, mais le lieu de son installation lui-même peut être différent. Par exemple, il peut être équipé directement dans une pièce à plancher chaud, dans une chaufferie sur la séparation des capteurs allant au circuit haute température et au circuit basse température. S’il y a beaucoup de pièces avec des sols chauds, des unités de mélange sont installées dans chaque pièce séparément ou dans l’armoire collectrice la plus proche..

La principale différence dans le fonctionnement des ensembles de mélange est que différentes soupapes de sécurité peuvent être utilisées. Les plus courantes sont les vannes à 3 voies et les vannes à 2 voies..

Unité de mélange avec vanne à deux voies

Unité de mélange avec vanne à deux voies

Une vanne à deux voies est parfois aussi appelée vanne d’alimentation. Une tête thermostatique avec capteur de liquide est installée sur cette vanne, qui surveille en permanence la température du liquide de refroidissement entrant dans le circuit de chauffage par le sol. La tête ouvre et ferme la vanne, et ainsi ajoute ou coupe l’alimentation en caloporteur chaud provenant de la chaudière de chauffage.

Il s’avère que le mélange des liquides de refroidissement se produit de cette manière – le liquide de refroidissement du retour est fourni en permanence et le liquide de refroidissement chaud n’est fourni que lorsque cela est nécessaire, c’est-à-dire. son alimentation est régulée par une vanne. À cet égard, le sol chaud ne surchauffe jamais et sa durée de vie est prolongée. La vanne à deux voies a une faible capacité de débit, grâce à laquelle le contrôle de la température du liquide de refroidissement se fait en douceur, sans sauts brusques.

La plupart des installateurs de chauffage par le sol préfèrent installer une unité de mélange d’eau avec une vanne à deux voies dans le chauffage par le sol. Mais il y a une limitation – il est peu pratique de les installer si la surface chauffée est supérieure à 200 m2.

Unité de mélange avec vanne trois voies

Unité de mélange avec vanne trois voies

La vanne à trois voies combine les fonctions d’une vanne de dérivation d’alimentation et d’une vanne d’équilibrage de dérivation. Sa principale différence est qu’il mélange un liquide de refroidissement chaud avec un flux de retour froid à l’intérieur de lui-même. Les vannes à trois voies sont assez souvent équipées de servomoteurs qui contrôlent les dispositifs thermostatiques et les contrôleurs en fonction des conditions météorologiques. À l’intérieur d’une telle vanne se trouve un registre situé dans la zone à 90 ° entre le tuyau d’alimentation en liquide de refroidissement chaud de la chaudière et le tuyau de retour. Vous pouvez régler n’importe quelle position – au milieu ou avec une pente sur l’un des côtés, en fonction du rapport requis du mélange de retour et d’eau chaude.

On pense que ce type de vanne est universel et indispensable dans les systèmes de chauffage avec des contrôleurs dépendants des conditions météorologiques et simplement dans les systèmes à grande échelle avec de nombreux circuits..

Les inconvénients des vannes à trois voies doivent également être notés. Tout d’abord, le cas n’est pas exclu lorsque, sur un signal du thermostat, la vanne trois voies s’ouvre et laisse entrer le liquide de refroidissement chaud d’une température de 95°C dans le circuit de plancher chauffant. Les sauts brusques de température sont inacceptables dans le fonctionnement de sols chauds, les tuyaux peuvent éclater à cause d’une pression excessive. Deuxièmement, en raison de la grande capacité de débit des vannes à trois voies, même un déplacement minimal dans la régulation de la vanne entraînera un changement de température important dans le circuit..

Pourquoi les raccords compensés en fonction des intempéries sont-ils utilisés? Pour modifier la puissance du système « plancher chaud » en fonction des conditions météorologiques. Par exemple, avec une forte baisse de température par-dessus bord, la pièce se refroidit plus rapidement, ce qui signifie que le sol chaud ne pourra pas faire face à la tâche de chauffer la maison. Afin d’augmenter son efficacité, il est nécessaire d’augmenter la température du liquide de refroidissement et le débit.

Unité de mélange avec vanne 3 voies et sonde de température

Bien entendu, il est possible d’utiliser des vannes à commande manuelle et de tourner manuellement la vanne chaque fois que la température change. Mais il est difficile d’établir le mode optimal de cette manière. Par conséquent, des vannes à commande automatique sont utilisées. Le contrôleur météorologique calcule la température requise et contrôle la vanne très facilement. L’ensemble du spectre à 90° est divisé en 20 sections de 4,5°. Le contrôleur vérifie la température toutes les 20 secondes, et si la température réelle du liquide de refroidissement fourni au plancher chaud ne correspond pas à celle calculée, alors le contrôleur tourne la vanne de 4,5° dans la direction requise.

De plus, le contrôleur vous permet d’économiser de l’énergie. Si tous les résidents de la maison sont absents, cela réduit la température de la maison et la maintient dans la valeur définie.

Schéma de l’unité de mélange pour chauffage au sol

Vous trouverez ci-dessous les schémas d’unités de mélange les plus courants, mais en fait, il y en a beaucoup plus. Le mélange des caloporteurs peut être effectué aussi bien jusqu’aux capteurs que directement à chaque branche des groupes de capteurs. De plus, chaque groupe de capteurs devra être équipé de ses propres thermostats, débitmètres et vannes..

Schémas de l’unité de mélange (voici à quoi ressemble l’unité de chauffage par le sol):

  • Unité de mélange pour plancher chauffant Valtec pour un circuit (jusqu’à 20 m2.)

Unité de mélange pour plancher chauffant Valtec pour un circuit (jusqu'à 20 m²)

  • Unité de mélange pour plancher chauffant Valtec pour un circuit (jusqu’à 20 m2.) Avec réglage automatique

Unité de mélange pour plancher chauffant Valtec pour un circuit (jusqu'à 20 m²) avec réglage automatique

  • Collecteur de plancher chauffant Valtec pour 2 – 4 circuits (20-60 m2.)

Capteur de chauffage au sol Valtec pour 2-4 circuits (20-60 m²)

  • Unité de mélange pour plancher chauffant Valtec pour 2 – 4 circuits (20-60 m2.) Avec réglage automatique

Unité de mélange pour plancher chauffant Valtec pour 2-4 circuits (20-60 m²) avec régulation automatique

  • Collecteur de plancher chauffant Valtec pour 3-12 circuits (30-150 m2.)

Collecteur de plancher chauffant Valtec pour 3-12 circuits (30-150 m²)

Vanne d'équilibrage du circuit secondaire

A l’aide d’une vanne d’équilibrage, le rapport des débits du caloporteur chaud et du caloporteur froid du retour est ajusté. En effet, la température dans le circuit de chauffage par le sol est réglée. La vanne est tournée avec une clé hexagonale. Pour éviter de déplacer accidentellement la position de la vanne, celle-ci est fixée avec une vis de serrage. Il y a aussi une échelle de débit sur la vanne – le débit de la vanne est de 0 à 5 m3 / h.

Vanne d'arrêt d'équilibrage du circuit de radiateur

Cette vanne est utilisée pour connecter l’unité de mélange avec tous les autres éléments du système. La valve peut également être tournée avec une clé hexagonale.

Vanne de dérivation

Il s’agit d’une soupape de sécurité dont la tâche est de protéger la pompe d’un mode dans lequel l’écoulement du liquide de refroidissement à travers elle s’arrête. Cette vanne est activée si la pression dans le système chute à la valeur définie. La valeur se règle avec le bouton.

Schémas d’installation des unités de mélange :

Schémas d'installation des unités de mélange

De plus, les schémas diffèrent selon que le système de chauffage est monotube ou bitube. Par exemple, avec un système monotube, le by-pass est toujours en position ouverte, de sorte qu’une partie du liquide de refroidissement chaud peut toujours suivre plus loin vers les radiateurs (photo ci-dessous).

Schéma d'installation des unités de mélange pour le chauffage par le sol dans un système monotube

Dans un système de chauffage à deux tuyaux, le by-pass est fermé, car il n’est pas nécessaire (photo ci-dessous).

Schéma d'installation des unités de mélange pour le chauffage par le sol dans un système à deux tuyaux

Veuillez noter qu’il n’est pas nécessaire d’installer le groupe collecteur de chauffage par le sol avant le circuit radiateur. Si la surface de la maison n’est pas trop grande et que la chute de température du liquide de refroidissement n’est pas trop importante, un collecteur avec une unité de mélange peut être installé sur le retour du circuit du radiateur.

Mise en place du groupe pompe mélangeuse pour chauffage par le sol

Après avoir installé l’unité de mélange selon le schéma sélectionné, son fonctionnement doit être ajusté. L’installation elle-même est assez simple, il vous suffit de connecter les tuyaux les uns aux autres, mais la configuration nécessitera des clarifications.

Nous retirons le thermostat de l'unité de mélange

Nous réglons la vanne de dérivation sur le mode de fonctionnement maximum

La capacité requise de la vanne d’équilibrage est calculée à l’aide de la formule :

Capacité requise de la vanne d'équilibrage

Où,

t1 – la température du liquide de refroidissement dans la canalisation d’alimentation du circuit radiateur (circuit haute température) ;

alimentation t2 – la température du liquide de refroidissement dans la canalisation d’alimentation du circuit de chauffage au sol ;

t2rev – la température du liquide de refroidissement dans la canalisation de retour du circuit de chauffage au sol ;

KυT – coefficient = 0.9.

Exemple de calcul :

Supposons que t1 = 95 ° С, t2 alimentation = 45 ° С, t2rev = 35 ° С. Remplacez les valeurs dans la formule :

Capacité requise de la vanne d'équilibrage - calcul

La valeur obtenue de Kυb placé sur la vanne d’équilibrage.

Pour configurer la pompe, il est nécessaire de calculer le débit du fluide caloporteur dans le circuit de chauffage par le sol avec le capteur et la perte de charge dans le circuit après l’unité de mélange.

Le débit de liquide de refroidissement dans le circuit de chauffage par le sol est calculé par la formule :

Débit caloporteur dans le circuit de chauffage au sol

Où,

G2 – le débit du fluide caloporteur dans le circuit plancher chauffant – dans le circuit secondaire ;

Q – la somme des puissances calorifiques de tous les appareils raccordés après l’unité de mélange ;

c – capacité calorifique du liquide de refroidissement. Si le liquide de refroidissement est de l’eau, alors c = 4,2 kJ / (kg * ° C);

alimentation t2 et t2rev température du liquide de refroidissement dans le circuit de chauffage au sol : sur le tuyau d’alimentation et dans le retour ;

Exemple de calcul :

Débit de liquide de refroidissement dans le circuit de chauffage au sol - calcul

Pour calculer la perte de charge dans le circuit de chauffage au sol, il est nécessaire d’effectuer un calcul hydraulique. Pour plus de commodité, vous pouvez utiliser un programme de calcul gratuit sur le site Web du fabricant de l’ensemble mélangeur, par exemple le programme Valtec.prg.

Selon les graphiques ci-dessous, il est nécessaire de déterminer la vitesse de la pompe.

Réglage de la vitesse de la pompe de circulation

Marquez d’abord le point qui correspond au débit et à la hauteur de la pompe. La courbe qui est au dessus du point obtenu correspondra à la vitesse de la pompe. Le débit résultant = 0,86 m3 / h, hauteur manométrique = 4,05 m.c..

Les pertes de charge dans les circuits après l’unité de mélange sont prises avec une marge de 1 m w.st.

ΔPn = ΔPс + 1 = 4,05 + 1 m v.st.

Horaire de la pompe :

Graphique de la vitesse de la pompe de circulation

Si, pour une raison quelconque, la pompe ne peut pas être calculée, vous pouvez ignorer cette étape de configuration. Dans ce cas, il est nécessaire de régler la pompe sur la position minimum. Si à l’avenir, lors du processus d’équilibrage du système, il s’avère que la vitesse n’est pas suffisante, il suffit de mettre la pompe à grande vitesse.

Tout d’abord, il est nécessaire de fermer la vanne d’équilibrage et d’arrêt du circuit radiateur (primaire). Nous retirons le couvercle de la valve et le tournons dans le sens des aiguilles d’une montre jusqu’à ce qu’il s’arrête avec une clé hexagonale.

Les branches du circuit de plancher chauffant sont équilibrées à l’aide de vannes d’équilibrage. Si après l’unité de mélange il n’y a qu’une seule branche – un circuit de chauffage au sol, alors rien n’a besoin d’être équilibré.

Équilibrer les branches du sol chaud

Comment fonctionne l’équilibrage:

  • Les régulateurs d’équilibrage doivent être ouverts au maximum ;
  • Sur la branche avec l’écart de débit maximal (débit réel de la conception), la vanne doit être fermée à la taille requise.
  • Toutes les branches du plancher chaud sont réglées de la même manière..
  • Si le débit est perdu après équilibrage des branches, il est nécessaire de le corriger à nouveau..
  • S’il n’était pas possible de régler le débit requis même avec les vannes ouvertes, la pompe doit être commutée sur une vitesse plus élevée..

Tout d’abord, nous ouvrons la vanne d’équilibrage et d’arrêt du circuit radiateur, que nous avons fermée au tout début. Il est nécessaire de l’ouvrir à la position qui fournira le débit de liquide de refroidissement requis.

Relier l'unité de mélange au reste du système

Le débit du fluide caloporteur peut être surveillé à l’aide de débitmètres. Il est également possible de contrôler la ligne de retour du chauffage au sol.

Le débit de liquide de refroidissement dans le circuit radiateur est calculé par la formule :

Débit de liquide de refroidissement dans le circuit radiateur

Nous connaissons déjà toutes les valeurs des calculs précédents, nous calculons donc:

Débit de liquide de refroidissement dans le circuit radiateur - calcul

Nous réglons la pression de la vanne, sa valeur doit être inférieure de 5 à 10% de la pression maximale de la pompe à une vitesse donnée. La valeur maximale de la pression de la pompe doit être déterminée à partir de la caractéristique de la pompe.

Nous ajustons la vanne de dérivation de l'unité de mélange de chauffage par le sol

La vanne de dérivation de la pompe ne doit s’ouvrir que dans une situation où la pompe fonctionne pour augmenter la pression et où il n’y a pratiquement pas de débit d’eau.

Le graphique ci-dessous montre comment la valeur de la vanne de dérivation est déterminée.

Nous ajustons la vanne de dérivation de l'unité de mélange de chauffage par le sol

En l’absence de mouvement d’eau dans la canalisation à la première vitesse, la pression de la pompe est de 3,05 mCE. ou 0,3 bar. À une vitesse moyenne – 4,5 m. ou 0,44 bar, au maximum – 5,5 m CE ou 0,54 bars.

Réglez la vanne de dérivation sur 0,54 – 5 % = 0,51 bar.

Il est nécessaire de vérifier l’uniformité du chauffage des branches du chauffage par le sol et l’exactitude du rapport de température dans les circuits.

L’égalité suivante doit être respectée :

Nous vérifions le bon fonctionnement de l'unité de mélange

Indice “R” signifie que la valeur est calculée et que l’indice “F” – réel.

Si l’égalité n’est pas satisfaite, alors vous devriez fermer par ¼ tourner la vanne d’arrêt d’équilibrage du circuit radiateur et reprendre les relevés et effectuer les calculs.

Si l’égalité est vraie, alors l’unité de mélange fonctionne correctement, il faut installer la tête thermique ou le servomoteur en place, mettre des capuchons de protection sur tous les éléments qui le nécessitent, et serrer la vis de la vanne d’équilibrage.

Exemple de calcul :

Nous vérifions le bon fonctionnement de l'unité de mélange

L’écart dans les valeurs est de 6,6%, ce qui est inférieur à 10%. Cela signifie que l’unité de mélange est correctement configurée, vous pouvez installer la tête thermique et les capuchons de protection et commencer à faire fonctionner le circuit de chauffage.

L’unité de mélange de chauffage est installée dans une armoire collectrice, qui est généralement située dans une pièce avec des sols chauds et à côté de celle-ci. Mais vous pouvez également l’installer à côté de la chaudière de chauffage, si la distance au sol chaud n’est pas trop grande. Tous les éléments de l’unité de mélange peuvent être assemblés indépendamment ou vous pouvez acheter un produit fini. Tout dépend de vos compétences et connaissances.