Nouvelles technologies de chauffage – un radiateur au lieu d’une plinthe

Points d’article

• L’histoire du chauffage par plinthes
• Comment fonctionne le système de chauffage par plinthes
• Le principe de fonctionnement du chauffage par plinthes
• Caractéristiques de chauffage des plinthes – avantages et inconvénients

Dans cet article: Les origines du chauffage par plinthes; installation d’un système de chauffage par plinthes; radiateurs à eau et plinthes électriques; le principe de fonctionnement du chauffage par plinthe; pourquoi seuls le cuivre et l’aluminium sont utilisés dans la construction des radiateurs à plinthes; plinthe chauffage avantages et inconvénients.

Avec l’arrivée du froid et jusqu’à la mi-printemps, nous sommes obligés de chauffer en plus notre corps, malgré les appareils de chauffage qui fonctionnent régulièrement. Comment se fait-il que les radiateurs du système de chauffage et les radiateurs électriques se réchauffent au maximum, mais que les pieds sont encore froids? Tout est question de convection d’air – l’air le plus chaud, qui reçoit la chaleur des radiateurs et des appareils de chauffage, monte au plafond et l’air froid est toujours près du sol. Pour résoudre le problème du chauffage et du gel des pieds par les forces du système du « socle chaud », et en fait, les pièces sont chauffées non pas par ses radiateurs, mais par la chaleur de rayonnement émanant des murs chauffés par eux.

L’histoire du chauffage par plinthes

Sans aucun doute, le fondateur de cette méthode de chauffage peut être considéré comme un ingénieur chauffagiste russe, le professeur Vyacheslav Avgustovich Yakhimovich. Au début du siècle dernier, il a développé et breveté un système de chauffage vapeur-béton – des tuyaux à travers lesquels la vapeur chaude circulait et, dans certains cas, l’eau était conduite à travers les murs et le long d’eux, recouverts de gypse, de béton ou de panneaux de bois sur le dessus. Le chauffage au béton à vapeur de Yakhimovich présentait un certain nombre d’avantages par rapport au chauffage de l’eau de la circulation naturelle qui gagnait en popularité à cette époque – la chaleur était transférée du liquide de refroidissement à la couche de gypse ou de béton de la finition, et ces matériaux la maintenaient bien et la donnaient aux locaux sous forme de chaleur de rayonnement pendant une longue période, ce qui permettait de faire face à de fréquentes dysfonctionnements des systèmes de chauffage. Les inconvénients du chauffage vapeur-béton, à savoir la nécessité d’une refonte majeure des murs en cas de fuite des tuyaux de chauffage, l’installation complexe du système de tuyaux, nécessitant de nombreux jours de travail avec le moulage en stuc, et la forte perte de chaleur des bâtiments eux-mêmes ont empêché sa propagation en Russie. Pendant ce temps, en Europe, le chauffage par panneaux ou par rayonnement, basé sur les développements de Jachimovich, jouissait d’une grande popularité au XXe siècle..

Cependant, en URSS, il existait encore des systèmes de chauffage similaires – des tuyaux de chauffage en acier ou en fonte étaient posés le long des murs le long de la ligne du socle, le dessus était recouvert de béton à partir duquel le socle était formé. Un tel chauffage par plinthes a été utilisé au milieu du siècle dernier dans les établissements pour enfants et médicaux de l’Union soviétique..

En Europe, les systèmes de chauffage par plinthes se sont davantage développés – des panneaux creux sous la forme d’une plinthe classique ont été développés, recouvrant des tuyaux de chauffage équipés de nervures verticales sur toute la longueur. Les nervures ont permis d’augmenter le transfert de chaleur des radiateurs de plinthe de plus de 60% par rapport aux panneaux chauffants plats et ronds sans nervures.

Comment fonctionne le système de chauffage par plinthes

Le chauffage par plinthe se subdivise en eau chaude et chauffage électrique. Les principaux composants d’un système refroidi à l’eau sont un bloc de radiateur pour un socle chaud, un collecteur de distribution et des tuyaux en plastique étanches à l’oxygène, placés à l’intérieur d’un tube ondulé en XLPE.

Le bloc radiateur se compose d’un échangeur de chaleur et d’un boîtier en aluminium. L’échangeur de chaleur est constitué de deux tubes en cuivre, dont le diamètre extérieur est de 13 mm, l’épaisseur de la paroi est de 2 mm, avec des lamelles verticales en aluminium ou en laiton fixées sur eux. La boîte en aluminium se compose de trois bandes profilées par extrusion à chaud – le boîtier de pédalier, le dessus et le couvercle avant. Largeur de la boîte – 28 mm, hauteur – 140 mm. L’échangeur de chaleur est monté à l’intérieur du boîtier à l’aide de supports de conception spéciale.

Le collecteur de distribution se compose de deux tuyaux en acier parallèles l’un à l’autre, équipés de sorties, d’entrées, de bouches d’aération, de vannes thermiques d’arrêt et de vidange – le tuyau supérieur est conçu pour être connecté à la source d’alimentation du caloporteur et son câblage supplémentaire à travers des tuyaux en plastique vers les radiateurs de chauffage, à travers celui du bas, le caloporteur refroidi est renvoyé à la chaudière de chauffage ou, dans le cas du chauffage central, au tuyau de retour.

Lors de la construction d’une plinthe chauffante, un tube en plastique, à l’aide duquel le liquide de refroidissement est acheminé vers et retiré des radiateurs de chauffage, est placé dans un tuyau ondulé. Puisqu’une partie du circuit de chauffage devra être posée dans le sol et passée à travers les murs, le tube ondulé extérieur vous permettra de remplacer le tube intérieur sans ouvrir le sol – en retirant simplement ce dernier du canal ondulé et en y insérant un nouveau tube PEX. Cependant, l’absence totale d’air à l’intérieur du système de chauffage des plinthes et l’immunité des tuyaux en plastique aux sels contenus dans l’eau lui permettront de fonctionner sans accident pendant longtemps..

La température la plus élevée de l’eau ou de l’antigel utilisée dans le système de chauffage de la plinthe comme caloporteur ne doit pas dépasser 85 ° C, la pression de fonctionnement ne doit pas dépasser 3 atmosphères, sinon les tubes en plastique réticulés perdront de leur résistance. Étant donné que la température de l’eau dans le système de chauffage central peut être supérieure à 85 ° C et que la pression de fonctionnement peut dépasser 9 atmosphères (lors du test du système de chauffage avec un coup de bélier), des mesures supplémentaires sont nécessaires. Au lieu de tuyaux en plastique, vous pouvez utiliser des tuyaux en métal-plastique ou en cuivre, connectés les uns aux autres par soudure, en option – utilisez un échangeur de chaleur, intégré comme récepteur d’énergie thermique du réseau de chauffage central, en la transférant au liquide de refroidissement vers le système de chauffage par plinthes à travers des plaques de cuivre. La dernière mesure est particulièrement efficace, car elle vous permet de maintenir les caractéristiques de haute performance du chauffage par plinthes et de le protéger complètement de la température et des effets hydrauliques du chauffage central..

Lors de l’installation d’un système de chauffage par plinthe, il peut être nécessaire de l’équiper d’équipements supplémentaires, tels que: des thermostats thermomécaniques ou thermoélectriques pour chaque groupe de radiateurs de chauffage, un servo variateur sur le collecteur de distribution, une pompe de circulation, un manomètre et un thermomètre à l’entrée du liquide de refroidissement du collecteur.

Le chauffage par plinthes électriques est basé sur des blocs radiateurs avec éléments chauffants à air intégrés, c’est-à-dire que son installation est beaucoup plus facile que les systèmes à caloporteur liquide. L’apparence des plinthes électriques est tout à fait identique à celle des radiateurs liquides, la différence réside dans l’absence de tuyaux alimentant le liquide de refroidissement, l’élément chauffant est intégré dans le tube inférieur en cuivre du radiateur, celui du haut a un câble d’alimentation en silicone isolant résistant à la chaleur. La puissance des éléments chauffants est de 200 W pour chaque mètre courant, leur source d’alimentation est un réseau électrique domestique ordinaire. Malgré le niveau élevé de protection contre l’humidité, les plinthes électriques ne sont pas destinées à être installées dans des pièces à forte humidité de l’air.

Le principe de fonctionnement du chauffage par plinthes

Les radiateurs de chauffage de socle ne sont pas en mesure de réchauffer l’atmosphère de la pièce par convection d’air, car ils sont situés à proximité des plans des murs et le flux de convection d’air qui en émane est influencé par l’effet Coanda.

Le comportement étrange d’un jet d’air chaud d’une bougie allumée – son aspiration vers n’importe quelle surface voisine – a été remarqué par le physicien anglais Thomas Jung, qui l’a mentionné dans un rapport qu’il a donné à la Royal Society de Londres en 1800..

Une étude détaillée de l’effet du « collage » du flux d’air sur les surfaces voisines a été réalisée par le scientifique roumain Henry Coanda, qui l’a découvert accidentellement au début du 20e siècle, l’un des premiers chercheurs en aérodynamique. Au cours d’expériences avec une turbine à réaction créée selon son projet, Coanda a découvert le même effet physique que Jung il y a 100 ans – le flux de fluide d’une turbine en fonctionnement s’est précipité vers le mur situé sur le côté de celle-ci et semblait coller à sa surface. Après avoir mené des expériences supplémentaires, le scientifique a découvert que le flux d’air se comportait de la même manière. En 1934, Henry Coanda nomma l’effet qu’il découvrit en son honneur, l’expliquant comme suit: une zone de pression réduite se forme près des surfaces, causée par leur impénétrabilité et le libre accès de l’air d’un seul côté. Dans le même temps, le flux d’air couvrant se propage sur une grande surface, se développant uniquement le long de la surface enveloppante.

Les radiateurs du système de plinthe chaude sont installés le long des murs extérieurs (un côté faisant face à l’extérieur du bâtiment). La boîte formée de bandes d’aluminium présente deux fentes horizontales sur toute sa longueur – l’une est située au sol, dans le panneau avant, la seconde est dans la partie supérieure, plus proche du mur. L’air froid pénètre à l’intérieur du caisson, se réchauffe et monte, comme pour tout équipement de chauffage dont le principe de chauffage est basé sur la convection d’air, mais dans ce cas le flux d’air obéit à l’effet Coanda et ne se propage que le long de la surface du mur. En conséquence, la chaleur de l’air n’est pas transférée à l’atmosphère de l’air de la pièce, mais au matériau structurel du mur, qui, comme les radiateurs infrarouges, émet une chaleur uniforme sous forme de rayons infrarouges lors de son réchauffement..

Étant donné que la pièce n’est pas chauffée par convection, il n’est pas nécessaire de chauffer fortement le liquide de refroidissement – dans la conception des radiateurs, il est uniquement nécessaire d’utiliser des matériaux à coefficient de conductivité thermique élevé. Ceci explique l’utilisation du cuivre et de l’aluminium dont la conductivité thermique est respectivement de 390 et 236 W / mK. Par exemple, pour le fer, ce coefficient n’est que de 92 W / mK, et pour le plastique renforcé de métal, il est de 0,43 W / mK, c’est-à-dire que le cuivre et l’aluminium sont les matériaux les plus appropriés pour les radiateurs à plinthes..

La température maximale de la boîte en aluminium du socle chaud pendant le fonctionnement de ce système de chauffage ne dépassera pas 40 ° C et la surface du mur, à côté de laquelle le radiateur est installé, ne sera pas chauffée au-dessus de 37 ° C – il ne sera pas possible de vous brûler dessus avec tout le désir.

Caractéristiques de chauffage des plinthes – avantages et inconvénients

Propriétés positives d’un système de chauffage à base de radiateurs à plinthes:

• absence de mouvement d’air de convection, accompagné d’une pesée de poussière;
• chaleur infrarouge perçue positivement par le corps humain;
• répartition uniforme de la chaleur dans toute la pièce, seuls les objets opaques de la pièce sont exposés au chauffage infrarouge;
• L’air chaud ne s’accumule pas près du plafond, ce qui est généralement le cas avec le chauffage par convection. La même température est établie dans tout le volume d’air de la pièce;
• les surfaces entourant la pièce ont une température acceptable pour une personne, c’est-à-dire qu’elles ne volent pas la chaleur des corps humains;
• le problème du dépôt d’humidité sur les surfaces des murs et des plafonds est complètement résolu – ils seront toujours secs, ce qui signifie que ni la moisissure ni le revêtement des matériaux de finition ne les menacent plus;
• l’installation du système de chauffage par plinthes se fait rapidement, quel que soit l’âge du bâtiment. Les radiateurs de plinthe, bien qu’ils soient un peu plus grands qu’une plinthe en bois, ne frappent pas aussi clairement que les radiateurs en fonte ou bimétalliques, généralement installés sous une ouverture de fenêtre;
• l’absence de nécessité d’une température élevée du liquide de refroidissement peut réduire considérablement la consommation de combustible dépensé pour le chauffer – les économies seront d’environ 30 à 40% par rapport aux besoins des systèmes de chauffage classiques. De plus, des économies de carburant sont réalisées en abaissant la température de l’air dans les locaux – si les murs sont chauffés à +22 ° C, la température de l’air confortable sera de +16 ° C, par rapport à +20 ° C d’air et de murs avec une température de +18 ° C, qui tirent de la chaleur des membres du ménage;
• haute maintenabilité des éléments du système, ce qui permet de se passer du démontage des revêtements de finition en cas de besoin de réparation;
• l’équipement de thermostats vous permet de régler la température optimale dans chaque pièce équipée de radiateurs à plinthes, séparément.

Il convient de noter que le système de chauffage par plinthes peut également être utilisé pour refroidir les locaux, s’il est rempli d’un véhicule liquide froid – l’effet Coanda fonctionnera dans ce cas, mais avec moins d’efficacité. Lors de l’utilisation du système pour le refroidissement, il est important de maintenir la température du liquide dans le système à un niveau supérieur au point de rosée dans ces conditions (en fonction de l’humidité de l’air et de sa température), sinon de la condensation se formera sur les surfaces du circuit, qui doit être évacuée quelque part..

Les inconvénients du système comprennent:

• coût élevé – environ 3000 roubles. par mètre du système de chauffage avec son installation. Cependant, ce prix est dû à des matériaux coûteux qui sont extrêmement nécessaires dans le chauffage des plinthes;
• l’installation du système est effectuée uniquement par des professionnels qui possèdent les certificats appropriés des fabricants de plinthes chauffantes. Une approche amateur de l’installation ne permettra pas d’atteindre les caractéristiques thermophysiques requises, réduira considérablement la durée de vie;
• la longueur maximale d’un circuit de chauffage ne doit pas dépasser 15 mètres courants – l’une des raisons pour lesquelles le système doit être équipé d’un collecteur de distribution. Avec une plus grande longueur du circuit, le rendement de chauffage diminue nettement;
• l’installation de divers revêtements décoratifs sur le boîtier du radiateur n’est pas autorisée, car ils réduisent le transfert de chaleur;
• un ajustement plus serré des radiateurs de plinthes à la surface du mur, ce qui permet une utilisation complète de l’effet Coanda, conduit éventuellement à une déformation de la décoration murale en film;
• il est nécessaire de garder la pièce chauffée par les radiateurs de plinthes aussi libre que possible, sans bloquer les surfaces des plinthes et des murs avec des meubles d’armoire, car cela empêche la convection et le rayonnement infrarouge, déformant le flux d’air et absorbant la chaleur IR émise par les murs.

Au siècle dernier, le chauffage par plinthes, comme le chauffage par rayonnement en général, n’était pas très populaire en raison de la forte perte de chaleur des matériaux de construction – il était plus facile de chauffer l’air par convection, ce qui permettait de compenser rapidement les pertes de chaleur, malgré les inconvénients évidents d’un tel chauffage. À propos, c’est pour cette raison que des radiateurs de chauffage ont été installés sous les ouvertures des fenêtres – à travers les fissures des cadres et de la zone de vitrage, le froid a pénétré particulièrement rapidement.

Aujourd’hui, il existe des matériaux de construction et de finition pour les façades qui peuvent réduire considérablement les pertes de chaleur à travers les structures d’enceinte, et les cadres de fenêtres modernes équipés de vitrages de rétention thermique ne laissent pas du tout passer l’air. Tout cela permet de passer des systèmes de chauffage par convection classiques à un chauffage par rayonnement plus efficace, tout en augmentant considérablement la qualité de vie dans nos maisons et appartements. Dans les années à venir, les tuyaux et les radiateurs de chauffage, courants pour les systèmes à circulation forcée et naturelle (gravitationnelle) du liquide de refroidissement, disparaîtront de nos maisons – ils seront remplacés par des équipements de chauffage plus avancés.

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