Thermostats ou têtes thermiques pour le chauffage des radiateurs

Points d’article

• Principes de fonctionnement des systèmes de chauffage hydrauliques
• L’essence du travail des vannes d’arrêt et de contrôle
• Problèmes d’équilibrage
• Types de têtes thermostatiques et leur principe de fonctionnement
• Caractéristiques d’installation et paramètres

Dans les réalités d’aujourd’hui, le fait même de chauffer ne suffit pas, le chauffage doit être confortable et pouvoir être réglé individuellement. Dans le cadre des systèmes de chauffage hydrauliques, le meilleur moyen d’améliorer l’ergonomie de la commande est d’utiliser des vannes thermostatiques, auxquelles notre revue est consacrée..

Principes de fonctionnement des systèmes de chauffage hydrauliques

Toute source de chauffage nécessite des dispositifs de régulation. Les climatiseurs, les éléments de chauffage par le sol et les convecteurs ont un thermostat mécanique intégré qui coupe l’alimentation de l’appareil lorsque la marque de température requise est atteinte. Et quels moyens techniques sont utilisés dans les réseaux de radiateurs des systèmes de chauffage hydrauliques?

D’une part, presque toutes les chaudières de chauffage ont un capteur intégré qui surveille la température du liquide de refroidissement. Cependant, il ne peut pas être considéré comme le principal moyen de régulation de la température de l’air, car les pièces chauffées par des systèmes liquides diffèrent en volume et en quantité de perte de chaleur. Ainsi, la fonction principale du système de thermorégulation de la chaudière est d’empêcher la surchauffe du caloporteur. De plus, il ne faut pas oublier les chaudières à combustibles solides, dont la plupart ne sont tout simplement pas capables de changer de mode de combustion en fonction de la température du fluide de travail..

Pour assurer une température de l’air confortable dans les locaux habités, il est nécessaire de contrôler l’intensité du dégagement de chaleur sur les régulateurs eux-mêmes. À cette fin, une large gamme de vannes d’arrêt et de contrôle est fournie, classées comme têtes thermiques pour les systèmes de chauffage hydrauliques. Ils diffèrent par la méthode de contrôle et la structure interne, tandis que le principe de fonctionnement de base est assez simple à comprendre.

L’essence du travail des vannes d’arrêt et de contrôle

Pour utiliser correctement les dispositifs de contrôle de la température, vous devez comprendre le fonctionnement d’un radiateur hydraulique. La source de chaleur, qui est finalement transférée à l’atmosphère ambiante, est un caloporteur circulant en boucle fermée et saturé de chaleur lors de son passage dans la partie génératrice du système. Lorsqu’il pénètre dans le radiateur, le liquide de refroidissement cède de l’énergie au corps et, à son tour, l’émet dans le spectre infrarouge et transfère également une partie de la chaleur au flux d’air traversant le système d’ailettes..

Ainsi, il est possible de distinguer deux manières par lesquelles le transfert d’énergie du fluide caloporteur vers l’air est limité. Le premier et le plus courant consiste à réduire le débit du liquide de refroidissement dans les canaux du radiateur. Si un plus petit volume de fluide de travail s’écoule à travers le radiateur, en conséquence, la quantité d’énergie thermique fournie au dispositif de chauffage sera moindre. En pratique, ceci est réalisé en abaissant artificiellement le diamètre nominal du tuyau au niveau du raccordement du radiateur..

La deuxième méthode de régulation consiste à normaliser la température du caloporteur entrant, ce qui semble plus logique, mais en pratique cela entraîne des difficultés techniques supplémentaires. La seule façon de réduire la température d’alimentation est de la mélanger avec une partie du liquide de refroidissement de retour. Cependant, cela ne peut pas être fait avec la pression différentielle réelle du système hydraulique standard. Par conséquent, cette méthode de réglage nécessite l’installation d’une unité avec un mitigeur de débit et une pompe de circulation supplémentaire, ce qui en réalité n’est pas pertinent pour un radiateur séparé, mais pour tout un groupe..

Problèmes d’équilibrage

Si le réseau de radiateurs est construit sur le principe d’un raccordement bi-tube avec un retour du liquide de refroidissement, il nécessite un équilibrage. L’essence de ce dernier est de limiter le débit à travers les radiateurs situés au plus près de l’unité thermique, de sorte que le fluide de travail chauffé s’écoule vers les radiateurs les plus éloignés sans efforts supplémentaires..

Pour un équilibrage précis, il est nécessaire que le débit du liquide de refroidissement dans chaque radiateur reste inchangé, ce qui est impossible avec le premier des procédés de thermostatisation décrits. Si des têtes thermiques régulant le débit sont utilisées, certaines erreurs de configuration du système hydraulique devront simplement être corrigées. Il convient de noter qu’avec un nombre limité de radiateurs – environ 10 à 12 dans une aile, l’effet de la modification du débit n’affecte pas de manière significative le fonctionnement du système dans son ensemble.

Cependant, pour les circuits longs avec un nombre important de radiateurs, cette approche ne peut pas être appliquée. Même la moindre augmentation du débit dans les appareils de chauffage du groupe le plus proche provoque de graves pannes.Par conséquent, dans de tels systèmes, il existe deux façons de sortir de la situation:

1. Division du réseau de radiateurs en plusieurs ailes avec l’installation de pompes de circulation individuelles.
2. Régulation du taux de transfert de chaleur par contrôle de la température à l’aide d’unités de mélange à débit.

Il est impossible de dire sans équivoque laquelle des options est la meilleure. Par exemple, la configuration de la tuyauterie et les emplacements des radiateurs peuvent simplement ne pas permettre au système d’être divisé en plusieurs ailes. Dans le même temps, l’installation d’unités de mélange à débit est plus coûteuse, par conséquent, la conception des systèmes est toujours réalisée sur une base individuelle, en tenant compte des exigences ci-dessus..

Types de têtes thermostatiques et leur principe de fonctionnement

Les vannes d’arrêt et de contrôle sont présentées sur le marché de la plomberie avec un assortiment impressionnant, tandis que les différences fondamentales ne sont pas toujours évidentes pour l’acheteur, car en général, l’apparence et la description générale des appareils ne sont pas très différentes. Néanmoins, pour de tels produits, une classification très spécifique est applicable selon le mécanisme d’action et le type de contrôle de température..

Thermostat mécanique en coupe

L’ensemble des vannes de régulation est représenté directement par la tête de réglage et la vanne sur laquelle il agit. La tête thermostatique peut utiliser l’expansion de température du fluide de travail, de tels dispositifs sont appelés semi-automatiques. Un liquide, un gaz ou un solide peuvent être utilisés comme milieu de travail. Les têtes thermiques à liquide et à paraffine ont la réponse la plus rapide, mais celles à gaz se caractérisent par une durée de vie plus longue au détriment d’une vitesse de réaction élevée.

Thermostat de condensat du radiateur: 1 – registre de débit; 2 – connexion détachable; 3 – tige de soupape; 4 – soufflets; 5 – corps de tête thermique; 6 – boîte à garniture; 7 – caisse de grue; 8 – cône de valve; 9 – corps de vanne

L’unité électronique peut également contrôler le degré de pression sur la vanne, auquel cas nous parlons de têtes thermiques numériques. La pression directe sur la vanne est fournie par un servo-entraînement, respectivement, une source d’énergie est nécessaire pour que le dispositif fonctionne. Le principal avantage des robinets numériques est leur grande ergonomie: la température est ajustée presque à la volée, en plus, il y a la possibilité de programmer des modes quotidiens pour régler des points de température individuels pendant le sommeil et l’absence de la maison. Dans le même temps, le coût des têtes numériques est 1,5 à 2 fois plus élevé que l’action mécanique semi-automatique.

Tête thermique numérique

Selon le type de vanne sur laquelle la tête thermique est installée, différents types de correction de température ambiante sont appliqués. Le procédé, qui consiste à limiter le débit, est mis en œuvre à l’aide d’une vanne à deux voies, une vanne à trois voies est utilisée lorsque le circuit est exécuté sur le mélangeur de débit. Presque tous les types de vannes sont conçus pour s’adapter à tous les types de têtes thermiques, au moins une compatibilité totale est garantie dans la liste de prix d’un fabricant.

Servo de tête thermique électronique

Une différence supplémentaire est l’emplacement du capteur de température. Dans certaines têtes thermiques, il est situé dans le boîtier de l’appareil, dans d’autres, il peut être placé à distance: pour les thermostats numériques, la distance de retrait est pratiquement illimitée, tandis que pour les appareils mécaniques, le retrait contribue à un temps de réponse plus court et donc le capteur est généralement situé à partir du dispositif de contrôle thermique pas plus loin que 1 –1,5 m. De plus, nous notons que la possibilité de localisation à distance du capteur de température existe pour les raccords qui contrôlent le chauffage de l’air et du caloporteur.

Caractéristiques d’installation et paramètres

Dans la version la plus simple, la tête thermostatique est installée sur le tuyau d’alimentation du radiateur. Il est important de s’assurer que la flèche sur le corps de la vanne correspond au sens réel de déplacement du liquide de refroidissement. La plupart des vannes ont un agencement pratique de connexions: un filetage externe à la sortie pour le vissage dans le manchon et un filetage interne à l’entrée pour une installation facile d’un raccord d’écrou-union. Si nécessaire, l’ensemble thermostatique peut être utilisé pour remplacer la vanne d’arrêt supérieure du radiateur, mais pour cela la vanne elle-même doit avoir un raccord de sortie de type américain.

Pour l’installation dans une unité de mélange de débit, des vannes à trois voies sont utilisées. Dans ce cas, les sorties du flux principal coupent dans la ligne d’alimentation en fonction du sens de déplacement du liquide de refroidissement, tandis que la sortie secondaire est reliée au tube de dérivation sur lequel est installée la pompe de circulation. Ici, tous les mêmes types de têtes thermiques peuvent être utilisés que pour une installation sur un radiateur: avec contrôle de la température de l’air ou du liquide de refroidissement et avec un emplacement différent du capteur, selon que l’installation est réalisée à ciel ouvert ou dans une niche technologique.

Il existe un certain nombre de règles simples mais obligatoires pour l’installation des têtes thermiques. Pour la plupart, il s’agit d’assurer le bon fonctionnement du thermostat: la tête doit être librement soufflée par convection indirecte, elle ne doit pas être placée dans des impasses, sous des rideaux, ainsi que dans des endroits exposés à des courants d’air ou à un chauffage tiers, par exemple par la lumière du soleil. Naturellement, lorsqu’il s’agit de têtes avec capteur à distance, tout ce qui précède s’applique directement à l’élément sensible à la température. La position horizontale du régulateur est considérée comme optimale, ainsi, l’air circule librement à travers la grille de protection et souffle le fluide de travail, et le chauffage des tuyaux de raccordement a un effet minimal.

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