Calcul de plancher chauffant et plancher chauffant / rafraîchissant

Une grosse partie de notre activité consiste à calculer des planchers chauffants et pour certains rafraîchissants. Ce système de chauffage longtemps décrié commence à retrouver la place qui lui revient.

Un peu d'histoire sur les planchers chauffants

Les aspects règlementaires du plancher chauffant et du planchers rafraîchissant

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Questionnaire plancher chauffant / rafraichissant sans RT2000 (111,01 kB)

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Voici un exemple de plan d'implantation que nous réalisons :

Un peu d’histoire sur les planchers chauffants:

Sans remonter au système Romain, il semblerait que dans les années 1920-1930 quelques rares installations plutôt expérimentales ont été réalisées en Allemagne. Le tube noyé dans le sol était en cuivre de petit diamètre et l’eau de chauffage circulait à basse température. Le confort était très satisfaisant mais le coût de l’installation exorbitant du fait du prix du cuivre et la main d’œuvre nécessaire à la réalisation. Cette information reste à confirmer. Dans les années 1960, l’idée du plancher chauffant n’était pas perdue et ses avantages toujours réel : installation invisible, chaleur uniformément répartie, confort, … Pour résoudre le problème du prix de l’installation, le choix a été de réduire la quantité de tube noyé dans les dalles. Pour fournir une puissance suffisante de chauffage, il fallait alors faire circuler de l’eau à haute température dans des tubes en fer de gros diamètre. La surface du sol dépassait alors les 40°C au dessus des tubes. C’est ainsi que sont nées les sensations réelles de jambes lourdes. Ce phénomène est dû à une altération de la circulation sanguine. En effet, le corps humain a besoin d’émettre en permanence de la chaleur, or si les pieds (ou tout autre partie du corps) restent en contact prolongé avec un élément plus chaud qu’eux, la circulation sanguine s’altère.

Les systèmes actuels ne font plus gonfler les jambes ! Ce problème bien réel a été résolu au début des années 1970 avec l’invention du polypropylène, puis du polyéthylène réticulé. Il s’agit d’une matière synthétique avec laquelle on réalise des tuyaux semi-rigides de grande longueur (jusqu’à 240m). La mise en œuvre est rapide ce qui permet au planche chauffant de redevenir compétitif sur le marché de la construction neuve. De plus, ce tube peut être noyé dans le béton sans risque de dégradation. On peut ainsi poser suffisamment de tube dans le sol pour permettre l’utilisation d’eau à basse température. La réglementation (DTU 65.8) interdit d’ailleurs que l’eau dépasse 50°C dans le plancher chauffant. Elle interdit aussi que la température de contact du sol dépasse 28°C. Cette température, inférieure à celle de la plante du pied, suffit à chauffer les bâtiments sans faire gonfler les jambes.

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Plancher chauffant

Avantages et limites

Les avantages du plancher chauffant commencent à être bien connus, en voici quelques uns :

• Ce système est invisible :
  • il ne gène pas l'aménagement et la décoration intérieure.
• Ce système est économique :
  • l'eau de chauffage est à basse température (toujours inférieure à 50°C, rarement plus de 35 à 40°C) ce qui engendre une diminution des pertes de chaleur sur la chaudière et les canalisations d'alimentation du (des) collecteur(s)
  • associé à une chaudière à condensation on obtient un rendement spectaculaire
  • parfaitement adapté aux pompes à chaleur (air/eau ou eau/eau)
• Ce système est particulièrement confortable :
  • L'émission de chauffage est répartie sur toute la surface utile de la pièce. La température ambiante est donc uniforme.
  • C'est un chauffage à basse température, il ne "sèche" pas l'air
  • C'est un chauffage par rayonnement, il n'y a donc pas de mouvement d'air, donc moins de poussières en suspension dans l'air.

On atteint les limites du plancher chauffant

* lorsqu’une pièce demande beaucoup de puissance et n’offre que peu de surface utilisable par le plancher chauffant. Même dans des conditions optimales, ce système de chauffage atteint difficilement une émission de 100W/m2. Cela dit, cette puissance est largement suffisante dans la quasi totalité des maisons correctement isolées (conformes à la RT2005).

* lorsqu'une pièce ou un bâtiment présente une très faible inertie thermique : véranda ou pièces avec de très grandes baies vitrées sans protections solaires. Autrement dit, si au moindre rayon de soleil la température ambiante monte de un ou deux degrés en quelques minutes puis redescend aussi vite dès le premier nuage. Le plancher chauffant "traditionnel" est un système à forte inertie : il lui faut 4 à 6 heures pour passer d'un arrêt complet à une émission maximale de puissance. D'autre part, quand on l'arrête, il continue à chauffer un certain temps. En utilisation "classique" cela ne pose aucun problème. Les systèmes de "chape liquide" permettent de diminuer fortement cette inertie.

Choix des revêtements de sol :

Par définition, avec un plancher chauffant, la chaleur vient du sol, donc moins le revêtement de sol est isolant, meilleur est le fonctionnement. Les moquettes et les parquets (flottants ou collés) peuvent être utilisés dans la mesure où ils sont compatibles avec un plancher chauffant et surtout s’ils ont été pris en compte lors de dimensionnement de ce dernier. Il faut noter que souvent, plus une moquette est fine, moins elle est isolante. De même, un parquet collé est souvent moins isolant qu’un parquet flottant. En tout état de cause la valeur de résistance thermique du revêtement (R en m².°K/W) doit être la plus faible possible.

Pour le plancher UNIQUEMENT CHAUFFANT, le DTU 65.14 fixe à 0,15m².°K/W la résistance thermique du revètement de sol (y compris la sous couche en cas de parquet flottant).

Inertie du système :

Un plancher chauffant demande un certain temps entre le moment où l’on démarre le système et celui où la température ambiante souhaitée est atteinte. Ce délais est lié à la masse de béton qu’il faut réchauffer avant que le système ne chauffe l’ambiance. De même, lorsqu’on l’arrête, le système rayonne encore un moment, le temps que la dalle se refroidisse.
Pour gérer ce phénomène il est toujours souhaitable de prévoir une régulation en fonction de l’extérieur pour anticiper les variations de besoins de puissance. On peut aussi limiter l’inertie du système en choisissant d’enrober les tubes de chauffage par une chape liquide anhydrite ou ciment (attention de bien suivre les préconisations des avis techniques, surtout pour les joints de fractionnement et de dilatation de dalles).

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Plancher chauffant / rafraîchissant

Les cahiers techniques du CSTB 3164 (octobre 99) indiquent les précautions à prendre pour ce type de fonctionnement.
Le fonctionnement en rafraîchissement demande quelques précision pour éviter les déceptions. En effet il s’agit bien de rafraîchir et non de climatiser. La nuance se trouve d’abord dans les températures ambiantes visées.
En climatisation, la température ambiante souhaitable est de 7°C (voire 10°C dans certains cas) inférieure à la température extérieure. Donc s’il fait 32°C sous abri à l’extérieur, la température intérieure sera de 22 à 25°C. On limite ainsi fortement les risques de se rendre malade à cause de la climatisation.
En rafraîchissement, on abaisse la température ambiante de 3 à 5°C par rapport à la température obtenue s’il n’y avait pas de traitement : on obtient par exemple 25°C de température ambiante au lieu d’avoir 29°C.

Avantages et limites

Les avantages en rafraîchissement sont les mêmes qu’en chauffage. La limite de ce système se trouve dans sa puissance. En effet, si l’on baisse trop la température d’eau (inférieure à 19°C) on prend le risque d’avoir de la condensation sur le sol. On ne peut donc pas espérer obtenir des résultats significatifs dans des pièces largement exposées au soleil sans protections (volets, stores extérieur,…). Il faut éviter de laisser entrer les soleil et surtout la chaleur. La meilleure solution pour optimiser la puissance de rafraîchissement est de contrôler l'hygrométrie de l'air ambiant et de régler la température d'eau en conséquence. Certaines régulations en sont capables.

Choix des revêtements de sol :

Comme en chauffage, avec un plancher rafraîchissant, le frais vient du sol. Donc moins le revêtement de sol est isolant, meilleur est le fonctionnement. Les moquettes et les parquets, doivent être choisis avec beaucoup de précautions. Il faut noter que souvent, plus une moquette est fine moins elle est isolante. De même, un parquet collé est souvent moins isolant qu’un parquet flottant. En tout état de cause la valeur de résistance thermique du revêtement (R en m2.°K/W) doit être la plus faible possible et inférieure à 0,09 m2 °K/W y compris l'éventuel isolant acoustique.
Le cas des parquets flottants est particulier. En effet, si la température d’eau est trop basse, le risque de condensation sous le parquet est très important. Il faut donc être très attentif à choisir un parquet qui ne craigne pas l’humidité au niveau de sa face inférieure. De même, la « feutrine » sous le parquet ne doit pas être propice au développement d’une quelconque moisissure si elle venait à être humide.

Pour le plancher RAFRAICHISSANT, le Cahier des Prescriptions Technique n°3164 du CSTB (article 4.2.3) limite à 0,13 m².°K/W la résistance thermique au dessus du tube. Le revètement de sol, y compris l'éventuelle sous couche pour les parquets flottant, ne doit pas dépasser 0,09m².°K/W. Le béton d'enrobage quant à lui ne doit pas présenter une résistance thermique supérieure à 0,03 m².°K/W.

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Règlementation sur les planchers chauffants

Si le système de chauffage par le sol n'assure que le chauffage,

il doit obéir au DTU 65.14. Tout installateur qui réalise des planchers chauffants se doit de disposer et de connaître ce document.

Nous vous invitons à vous le procurer auprès de l'AFNOR : DTU 65.14 AFNOR ou du CSTB : DTU 65.14 CSTB

Nous vous proposons au téléchargement un document qui ne peut en aucun cas remplasser le DTU, mais qui en facilite la lecture

Lecture du DTU 65.14 (site) (210,94 kB)

Si le système de chauffage par le sol est réversible (fonctionnement en rafraîchissement)

il n'est par régit par le DTU 65.14 (voir domaine d'application)

Le CSTB à rédigé un Cahier des Prescriptions Techniques (CPT) n°3164 d'Octobre 1999 "Planchers réversibles à eau basse température"Tout installateur qui réalise des planchers récersibles se doit de disposer et de connaître ce document.

Nous vous invitons à vous le procurer auprès du CSTB : téléchargement du CPT 3164 depuis le site du CSTB

Nous vous proposons au téléchargement un document qui ne peut en aucun cas remplasser le CPT 3164, mais qui en facilite la lecture

Lecture du CPT 31-64 (154,87 kB)

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