HYDRONIQUE MODERNE 2024

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Conception des systèmes hydroniques

Gagnez du TEMPS et de l'ARGENT !

HYDRONIQUE MODERNE 2024

Prêcher par l’exemple dans ses conceptions hydroniques

Proposer un programme d’entretien personnalisé complet

Faire les changements sur le papier plutôt que sur le chantier

Carboneutralité opérationnelle

PAR DOUG PICKLYK

LA NOUVELLE SUCCURSALE DE CARMICHAEL ENGINEERING ÉTABLIT LES BASES DES NOUVEAUX PROJETS

La nouvelle succursale de Carmichael Engineering à Belleville en Ontario a été conçue pour générer autant d’énergie qu’elle en consomme.

Depuis 100 ans, l’entreprise familiale montréalaise

Carmichael Engineering est passée d’une compagnie de plomberie et chauffage modeste à une société nationale offrant des services d’entretien et de conceptionconstruction en chauffage, climatisation et climatisation (CVC) pour les applications industrielles, commerciales et institutionnelles (ICI).

Deux refroidisseurs thermopompes de 20 tonnes refroidis à l’air assurent le chauffage et la climatisation.

Photo : Doug Picklyk

Photo : Carmichael Engineering

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Autant avec les configurations verticales et horizontales, ces modèles répondent à vos besoins de stockage, allant de 150 à 2 500 USG.

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Mise en marche

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Les deux réservoirs tampons dans la salle mécanique : un pour le chauffage et un pour la climatisation.

« Le système est principalement composé d’un réseau d’eau chaude à basse température dans le plancher pour le chauffage rayonnant des locaux, et il est assisté par des ventiloconvecteurs. »

Fondée par Ray Carmichael en 1922, l’entreprise est aujourd’hui dirigée par son petit-fils, Ray Jr., et dénombre 23 succursales et plus de 700 employés à travers le pays. Les célébrations de son centenaire en 2022 ont coïncidé avec le lancement d’un projet ambitieux : concevoir et superviser la construction d’un bâtiment « intelligent » carboneutre (net zéro), qui deviendra sa nouvelle succursale de Belleville en Ontario.

PRÊCHER PAR L’EXEMPLE

Carmichael s’est fait un nom dans le domaine du service d’entretien. Elle a ajouté des divisions de domotique, de services énergétiques et de conception-construction au fil des ans. Bien que l’entreprise ait déjà réalisé des projets énergétiques pour des clients, la conception de sa succursale de Belleville a été pour son équipe l’occasion rêvée de prêcher par l’exemple.

« Nous avons à cœur de faire ce que nous prônons », fait valoir Eric Rockarts de Carmichael. « Il était temps d’aller de l’avant avec un bâtiment rassemblant les avantages mécaniques dont nous faisons la promotion. » Employé de l’entreprise depuis 30 ans, M. Rockarts a lancé le site de Belleville en 1998, et en a été directeur pendant 24 ans. Il a officiellement pris sa retraite en juin 2022, puis il a réintégré le groupe d’ingénierie et de gestion de projet de l’entreprise.

L’objectif du nouveau bureau était de créer un bâtiment écoénergétique, capable de produire autant d’énergie (à l’aide de panneaux solaires) qu’il en consommerait au cours d’une année, pratiquement sans consommer de combustibles fossiles. L’équipe d’automatisation du bâtiment surveillera les activités du bâtiment et sera à même de les optimiser.

SYSTÈME MÉCANIQUE

Le nouveau bâtiment totalise environ 22 000 pi ca. : 4000 pour les bureaux de Carmichael, 6000 pour un entrepôt et 12 000 d’espace locatif. Ces deux derniers espaces comportent des panneaux muraux préformés et préisolés et une toiture double totalisant environ neuf pouces d’isolation et de matériaux. Orientés plein sud, les bureaux disposent de murs bien isolés, d’une surface de toit plus basse et de fenêtres teintées à double vitrage à haut rendement, le tout offrant une enveloppe de bâtiment étanche.

M. Rockarts explique comment la conception mécanique du projet a évolué au fil du temps. « Nous voulions ajouter des panneaux solaires, c’est pourquoi le groupe énergétique a exécuté les modèles en équilibrant les coûts par rapport à l’objectif de carboneutralité opérationnelle. »

L’installateur du système solaire – d’une capacité de 125 kW d’énergie électrique – a pu disposer tous les panneaux sur le toit surélevé du bâtiment. Toute la modélisation se base sur cette capacité. Les options de conception initiales comprenaient l’utilisation de la géothermie ou d’un système DRV, mais l’équipe a finalement choisi des refroidisseurs thermopompes à spirale refroidis à l’air avec onduleur de

Photo : Carmichael Engineering

Les installations solaires qui génèrent 125 kW d’énergie.

L’ensemble du bâtiment dispose d’un plancher rayonnant.

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• Raccordements d’eau et de gaz par le dessus ou par le dessous

• Commande intégrée du mitigeur

transforme facilement d’une installation murale à une installation sur pieds avec le

ÉTUDE DE CAS

suite de la page 4

marque LG pour réaliser un système air-eau : la première installation du genre au Canada.

Deux refroidisseurs de 20 tonnes ont été installés sur le toit inférieur pour assurer le chauffage et la climatisation. Quatre tuyaux – dans lesquels circule un mélange antigel glycol/eau – relient les refroidisseurs au bâtiment afin de satisfaire, soit le réservoir tampon d’eau chaude (maintenu à 114 °F / 45,6 °C), soit le réservoir tampon d’eau froide (maintenu à 44 °F / 6,7 °C).

Lorsqu’il y a des demandes de chauffage ou de climatisation dans le bâtiment, le système aspire le fluide des réservoirs vers un échangeur de chaleur. Le réseau de distribution des locaux occupés reçoit ensuite de l’eau chaude ou froide selon les besoins. Comme l’explique M. Rockarts : « En janvier, les deux unités de refroidissement fonctionnent en mode chauffage. Pendant les saisons transitoires, les modes chauffage et refroidissement peuvent fonctionner simultanément. En été, seule de l’eau froide est requise. »

Une chaudière auxiliaire au gaz (de marque Lochinvar) a été installée pour le chauffage d’appoint, si nécessaire. Elle ne fonctionnera qu’en dessous de -15 °C.

DISTRIBUTION DE CHAUFFAGE/CLIMATISATION

Le système est principalement composé d’un réseau d’eau chaude à basse température dans le plancher pour le chauffage rayonnant des locaux, et il est assisté par des ventiloconvecteurs : un réseau d’eau chaude pour le chauffage et un réseau d’eau froide pour la climatisation.

Tous les ventiloconvecteurs sont actionnés par des moteurs à commutation électronique (ECM). Ils comportent des serpentins de chauffage en aval des serpentins de refroidissement, afin de fournir la déshumidification requise. « Tous les locaux sont maintenus à plus ou moins 0,1 °F du point de consigne », précise M. Rockarts. Les systèmes sont tous commandés par des électrovannes Belimo, et la mécanique du bâtiment est entièrement automatisée par le système d’automatisation de Carmichael équipé de commandes ABB.

« Des compteurs de Btu Belimo sont aussi installés sur tout », fait remarquer M. Rockarts. « Nous savons exactement où se trouve notre énergie en tout temps. » Les compteurs comptabilisent toute l’énergie acheminée vers les locaux loués : chauffage et climatisation. La facturation selon la consommation s’en voit ainsi facilitée. Comme il s’agit d’un site industriel, la demande en eau chaude domestique s’avère très faible. Ainsi, au lieu d’incorporer l’eau chaude domestique à la boucle d’eau de chauffage, l’équipe a installé un chauffe-eau électrique domestique de 40 gallons pour gérer la demande.

VENTILATION

Le bâtiment exploite un système d’air extérieur équipé d’un ventilateur récupérateur d’énergie (VRE). « Nous voulions préconditionner l’air extérieur avant qu’il n’atteigne les ventiloconvecteurs. L’air entrant est donc conditionné à la source avant d’être chauffé ou refroidi par la thermopompe », décrit M. Rockarts. La conception du système fournit une

ventilation constante préconditionnée avec réinitialisation du CO. Le taux moyen de CO est calculé dans toutes les zones, et le système décide s’il doit augmenter l’air frais ou le diminuer jusqu’à un taux minimum. « Lorsqu’il n’y a personne dans les bureaux, le taux de ventilation est réduit à un niveau minimum pour faire entrer de l’air frais, de sorte que le bâtiment repart à neuf chaque jour », souligne M. Rockarts.

GRANDE OUVERTURE

Les travaux de construction de la succursale ont été achevés en juin 2023. La mise en service a ensuite commencé. Les activités du système immotique (BAS) sont surveillées par la plateforme infonuagique sécurisée Performance Analyzer de l’entreprise.

Carmichael a emménagé dans le bâtiment à la mi-octobre. L’ouverture officielle a été célébrée en grande pompe le 21 novembre dernier en compagnie du maire et de Maddie Carmichael, la directrice de la succursale de Vancouver et représentante de la quatrième génération à perpétuer l’héritage familial. « En tant que membre de la nouvelle génération de Carmichael, nous visons à proposer des solutions pionnières qui, en plus d’améliorer le fonctionnement, l’efficacité et le confort des locaux, préparent l’avenir vers un monde plus écologique pour les générations à venir », a déclaré Mme Carmichael. « Ce bâtiment témoigne en lui-même de notre engagement en faveur du développement durable. »

La succursale de Belleville crée un modèle pour les futures installations de Carmichael. La division d’Ottawa travaille d’ailleurs déjà sur un nouvel emplacement.

Doug Picklyk est rédacteur en chef du magazine HPAC.

Photo : Doug Picklyk

Boucle au glycol des thermopompes aux réservoirs tampons.

Le prochain niveau de confort en chauffage à air pulsé

NOUVELLE fournaise hydronique

Les avantages de la NPF: le gaz que brûle la fournaise NPF pour chauffer l’eau se situe dans un échangeur de chaleur à combustion scellé, complètement isolé du flux d’air. L’eau chauffée est ensuite pompée à travers un échangeur de chaleur hydronique, lequel diffuse discrètement la chaleur dans l’air des locaux. Le brûleur à prémélange, à très faible concentration de NOx et entièrement fermé offre un fonctionnement extrêmement silencieux ainsi qu’un rendement élevé de 97 % AFUE. Sa capacité variable peut moduler aussi bas que 15 % pour une expérience de confort de niveau supérieur.

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Programme d’entretien

PAR MATHEW POTTINS

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INSTALLATION PAR UN PROGRAMME

D’ENTRETIEN COMPLET PERSONNALISÉ

Les systèmes hydroniques sont souvent louangés pour leur efficacité et leur confort. Comme nous le savons tous, ces systèmes comportent un réseau complexe de composants reliés entre eux pour créer une expérience de chauffage sans tracas dans les maisons et les bâtiments commerciaux. Il n’en demeure pas moins que leur complexité peut poser des défis aux propriétaires et aux entrepreneurs quand vient le temps de l’entretien et de la mise en ordre. Un nouveau système ne devrait jamais se limiter à l’installation.

Dans le monde des services de chauffage, ventilation et climatisation (CVC), contrairement à d’autres secteurs, les entrepreneurs ont la possibilité de fidéliser leur clientèle et de générer de nouvelles affaires. Ils peuvent y parvenir en proposant des programmes de maintenance préventive et d’entretien complets expressément conçus pour les systèmes hydroniques qu’ils installent. En outre, il est également important de pointer au client les nombreux composants clés d’un système hydronique, et de l’éduquer sur les différentes pièces et leurs exigences d’entretien. Voici un aperçu de six éléments clés.

Chaudières ou thermopompes – elles constituent le cœur du système. Leur rôle est de chauffer l’eau ou le fluide avant sa circulation. Elles nécessit ent une inspection périodique.

Pompes et vannes – elles facilitent le mouvement du liquide chauffé dans tout le réseau, assurant une

distribution uniforme vers les radiateurs, le plancher rayonnant ou d’autres points d’échange thermique. Font-elles bien leur travail? (le sujet du zonage avec les pompes ou les vannes pourra être abordé ultérieurement)

Radiateurs ou émetteurs de chaleur – ce sont les principaux dispositifs qui libèrent de la chaleur dans les locaux occupés. Vous pensez peut-être que les radiateurs ne nécessitent qu’une simple installation. En fait, une fois que vous aurez ajouté des détendeurs thermostatiques et des purgeurs d’air automatiques, les choses commenceront à se corser. Ici aussi, l’éducation des propriétaires est de mise. De plus, peut-être installerezvous des appareils de traitement d’air ou des ventiloconvecteurs inté grant désormais l’électronique.

Réservoirs de dilatation, alimenteur d’eau d’appoint et régulateurs de pression – ces composants s’avèrent essentiels pour maintenir des niveaux de pression appropriés dans le réseau et prévenir les dommages.

Tuyauterie et isolation – le réseau de tuyaux à travers lequel circule l’eau chauffée, souvent dissimulé dans les murs ou les planchers,

« Il est important de pointer au client les nombreux composants clés d’un système hydronique, et de l’éduquer sur les différentes pièces et leurs exigences d’entretien. »

nécessite des examens périodiques pour détecter les fuites, la corrosion ou l ’intégrité de l ’isolation.

Trousse de condensats – cet ensemble sert à neutraliser les condensats et garder le neutralisant frais pour assurer une plomberie sans corrosion et respecter les codes locaux.

Ces six éléments clés d’un système hydronique doivent être entretenus. Le propriétaire moyen ne voudra pas s’acquitter de cette tâche.

Pour l’entrepreneur, il s’agit d’une occasion de gagner plus d’argent dans le secteur de l’hydronique tout en procurant de la satisfaction à ses clients pendant les 20 prochaines années (et plus).

Photo : iStock/Getty Images Plus

PROGRAMMES PERSONNALISÉS

Chaque système hydronique a un côté unique, ce qui peut s’avérer décourageant pour le propriétaire typique. Cela implique également que le programme d’entretien peut devoir être adapté au système installé dans chaque emplacement.

En plus de maintenir le bon fonctionnement à long terme du système, des visites périodiques pour entretien chez un client permettent de garder le contact avec lui. J’ai récemment installé une chaudière avec un système de traitement d’air et un plancher rayonnant dans ma maison. La première chose que ma femme m’a dite a été : « Ça a l’air assez compliqué. Qu’arrive-t-il si quelque chose ne va pas »? J’ai répondu : «  Je connais un gars ».

OCCASIONS

Il ne fait aucun doute que les programmes de maintenance préventive et d’entretien profiteront à vos clients, prolongeant probablement la durée de vie de leurs systèmes. De surcroît, ces programmes profiteront également à votre entreprise. Voici un aperçu de leurs avantages sur vos affaires  :

Flux de revenus prévisible – les programmes d’entretien fournissent

une source de revenus récurrents, assurant un flux de trésorerie stable.

Fidélisation de la clientèle – en offrant un service périodique, vous renforcez la confiance et la fidélité des utilisateurs, augmentant ainsi la probabilité de rétention et de références.

Réduction des appels d’urgence  – un entretien périodique permet d’identifier et de résoudre les problèmes potentiels avant qu’ils ne s’aggravent, réduisant ainsi le nombre d’appels pour service d’entretien en urgence (et si nous dormions la fin de semaine).

Durée de vie prolongée du système –une maintenance proactive augmente la longévité des composants, réduisant ainsi le remplacement constant de pièces.

Différenciation sur le marché –les entrepreneurs proposant des programmes d’entretien complets se démarquent sur le marché, attirant les propriétaires qui accordent de l’importance à la santé à long terme de leurs systèmes hydroniques.

Occasions de vente additionnelle –

lors des visites planifiées pour service d’entretien, les entrepreneurs peuvent proposer des mises à niveau ou des améliorations de système en fonction des commentaires des clients, conduisant à des ventes supplémentaires.

VALEUR D’ENTREPRISE

L’ajout d’un programme d’entretien complet incluant des visites programmées annuellement permettra non seulement de garder vos clients heureux, en sécurité et moins stressés, mais il vous (l’entrepreneur) donnera la possibilité de conserver ce client. Voilà une situation qui augmente réellement la valeur de votre entreprise.

Mathew Pottins travaille avec des fabricants et des fournisseurs d’équipement de CVC depuis plus d’une décennie, et sa passion est la croissance de l’industrie. Il a récemment lancé une agence manufacturière (Laylan Hydronics and HVAC Sales). Il fait également partie d’une équipe de services d’entretien CVC.

Alors que l’industrie passe des fourgonnettes compactes aux camionnettes, Adrian Steel prend les devants en offrant des solutions utilitaires pour camionnettes. Apprenez-en davantage au NewEra.AdrianSteel.com.

Évitez-vous des maux de tête

PAR JOHN SIEGENTHALER

CONSEILS HYDRONIQUES BASÉS SUR QUATRE DÉCENNIES D’INSTALLATION ET DE DÉPANNAGE DE SYSTÈMES

Je ne compte plus le nombre de plans de systèmes de chauffage hydroniques que j’ai examinés avant leur installation. J’ai également effectué d’innombrables visites « médico-légales » sur des sites où les systèmes ne fonctionnaient pas correctement. Entre ces deux interventions, nul doute que je préfère de loin la première.

Il est beaucoup plus facile d’identifier et de corriger les problèmes lorsqu’ils existent uniquement sous forme de fichiers CAO ou de dessins, par rapport à du matériel installé dans le soussol d’un propriétaire mécontent. Voici un résumé de certains des problèmes que j’ai souvent rencontrés.

COMBINER UNE BOUCLE PRIMAIRE

AVEC DES COLLECTEURS

De grâce, ne confondez pas le concept d’une boucle primaire avec celui d’un réseau de distribution avec collecteurs, comme celui illustré à la Figure 1 . Configurer la tuyauterie d’un réseau de cette façon-là garantira la migration de la chaleur dans les circuits censés être désactivés en raison de la différence de pression engendrée par le circulateur de la boucle. Il s’agit aussi d’un gaspillage d’énergie électrique. Le concepteur doit décider dès le départ s’il veut réaliser un véritable réseau primaire/secondaire ou un réseau de distribution avec collecteurs. L’un ou l’autre est possible – et l’un ou l’autre peut fonctionner correctement – mais n’essayez surtout pas de les jumeler.

POMPER « VERS » LE RÉSERVOIR DE DILATATION

Le principe entourant l’emplacement du réservoir de dilatation et

circuits de charge

du(des) circulateur(s) dans un réseau hydronique a été abordé dans quelques-uns de mes articles précédents. Au cas où vous les auriez manqués, revoici le concept de base : « le réservoir de dilatation doit être raccordé à proximité de l’entrée du circulateur ».

Ce faisant, la pression différentielle générée par le circulateur vient s’ajouter à la pression statique dans le réseau. Cela permet d’évacuer l’air du réseau plutôt que de laisser l’air y être aspiré par inadvertance. Cette mesure contribue également à prévenir la cavitation du circulateur en élevant la pression du réseau et en maintenant l’eau plus éloignée de sa pression de vapeur. C’est l’un des premiers aspects que je vérifie lorsque je révise un schéma de tuyauterie hydronique.

INSTALLER UN CLAPET ANTIRETOUR

À BATTANT À LA VERTICALE

Les clapets antiretour à battant

comptent sur la gravité pour faire pivoter leur clapet interne vers le bas contre leur siège. Si le clapet est installé verticalement, il pourrait rester « accroché » en position ouverte. Si un débit inverse suffisant se produit, le clapet pourrait se refermer soudainement contre son siège.

Le coup de bélier qui résulterait de cette action attirera sûrement l’attention des occupants du bâtiment. En outre, l’onde de choc générée pourrait également briser des composants délicats comme des débitmètres ou des manomètres. Les clapets antiretour à battant doivent toujours être installés dans une tuyauterie horizontale (chapeau vers le haut) à une distance d’au moins 12 fois le diamètre du tuyau en amont du robinet. Cela contribuera à atténuer les turbulences induites par d’autres composants, et réduira ainsi le risque de « cliquetis » métalliques issus du mouvement du clapet.

chaudière 1 chaudière

« boucle primaire » 2

clapet antiretour clapet antiretour

Figure 1 – Ne confondez pas le concept d’une boucle primaire avec celui d’un réseau de distribution avec collecteurs.

Les clapets antiretour à ressort peuvent être installés dans n’importe quel sens, mais ils doivent également respecter la distance minimale de 12 fois le diamètre du tuyau.

CRÉER DES COURANTS VERTICAUX DANS LES RÉSERVOIRS DE STOCKAGE THERMIQUE

utilisant des sources de chaleur renouvelables, nécessitent des réservoirs de stockage thermique de grande dimension. En outre, il ne suffit pas de sélectionner un réservoir du volume et de la pression nécessaires. Pour préserver une stratification bénéfique à l’intérieur du réservoir, il est très important que l’écoulement y pénètre de manière à empêcher la création de courants verticaux dans l’ensemble du réservoir.

Des tuyaux d’entrée horizontaux placés en haut et en bas du réservoir contribuent à atteindre cet objectif. Une autre option consiste à utiliser des plaques de diffusion internes à proximité des raccords d’entrée (supérieur et inférieur) du réservoir, comme illustré à la Figure 2 .

NE PAS PROTÉGER LA CHAUDIÈRE CONTRE LES FUMÉES DE CONDENSATION

«  N’importe quelle chaudière peut être une chaudière à condensation. » Cette citation, qui vient de Don Pratt – un formateur aujourd’hui retraité de Mestek – est l’une de mes préférées.

Advenant une température d’entrée d’eau suffisamment basse, toute chaudière brûlant un combustible d’hydrocarbure (gaz, mazout, bois) devra composer avec une condensation soutenue des gaz de combustion.

Les chaudières qui ne sont pas conçues pour fonctionner dans de telles conditions succomberont rapidement à la corrosion et au tartre, tout comme leurs tuyaux d’évent.

De nombreux réseaux hydroniques, en particulier ceux

Les cheminées en maçonnerie peuvent également être détruites par les effets de la condensation prolongée des gaz de combustion.

La solution consiste à fournir un moyen éprouvé pour augmenter la température d’entrée de la chaudière au-dessus du point de rosée probable des gaz d’échappement à l’intérieur de la chaudière. Cela peut être fait à l’aide d’une vanne motorisée à trois voies, d’une vanne thermostatique à trois voies, d’un mitigeur motorisé à quatre voies, ou en contrôlant la vitesse d’un circulateur à vitesse variable correctement raccordé comme un « embrayage thermique » entre la charge et la chaudière.

Dans tous les cas, les moyens de protection de la chaudière mis en place DOIVENT pouvoir détecter la température d’entrée de la chaudière et y réagir. Tout dispositif de mélange pas assez « intelligent » pour détecter la température d’entrée de la chaudière ne protégera pas la chaudière en toutes circonstances. Un simple tuyau de dérivation de chaudière (avec ou sans circulateur) qui n’a pas la capacité de détecter et de réagir à la température d’entrée de la chaudière, ne peut pas protéger celle-ci contre une condensation soutenue des gaz de combustion dans toutes les conditions.

NE PAS EFFECTUER DE SÉPARATION

HYDRAULIQUE ENTRE PLUSIEURS

CIRCULATEURS

Presque tous les systèmes hydroniques modernes contiennent des circulateurs, lesquels fonctionnent parfois simultanément. Le scénario idéal est celui où un circulateur fonctionnant en même temps qu’un autre circulateur ne peut pas « sentir » la présence de cet autre circulateur. C’est ce qu’on appelle la séparation hydraulique. Il existe plusieurs façons d’atteindre cette condition souhaitable. Encore ici, plusieurs de mes chroniques précédentes ont traité de

ce sujet. Néanmoins, de nombreux systèmes continuent d’être conçus et construits sans respecter ce besoin de séparation hydraulique. Les résultats varient d’un système à l’autre. Souvent, un manque de chaleur est observé, quand et où elle est nécessaire. Parfois, un surplus de chaleur est observé, quand et où elle n’est PAS nécessaire. Si vous concevez des systèmes hydroniques, vous devez bien comprendre la séparation hydraulique et l’utiliser dans des réseaux équipés de deux ou plusieurs circulateurs fonctionnant simultanément. Apprenez bien les notions de la séparation hydraulique, assimilez-les et appliquez-les.

« Tous les échangeurs de chaleur fonctionnent mieux lorsque les deux fluides échangeant de la chaleur circulent dans des directions opposées. »

PROVOQUER UN ÉTRANGLEMENT DE DÉBIT

L’un des problèmes « génériques » les plus courants liés aux systèmes hydroniques sous-performants est ce que j’appelle « l’étranglement du débit ». Certains composants traversés par l’écoulement créent (par inadvertance) une résistance élevée au débit, réduisant du même coup la chaleur transportée dans le circuit. Voici un exemple courant de ces composants : le mitigeur thermostatique à trois voies – avec un coefficient de débit (Cv) de peut-être 2,5 à 3 – installé comme mélangeur dans une station de collecteurs pour panneaux rayonnants dénombrant plusieurs boucles, dont le réseau nécessite un débit total de 8 à 12 gallons par minute (gpm).

Un mitigeur qui crée une chute de pression de 1 psi avec un débit de 2,5 gpm (pour un Cv de 2,5, par exemple) occasionnera une chute de pression de plus de 10 psi avec un débit de 8 gpm. Étant donné que les circulateurs souvent utilisés sur un tel ensemble ne peuvent produire qu’un différentiel d’environ 4 à 5 psi à débit nul, le débit réel vers le collecteur ne sera qu’une fraction de ce qui est prévu, et l’acheminement de la chaleur va en souffrir énormément.

La preuve de ce phénomène s’observera probablement par une chute de température anormalement élevée dans les circuits du plancher chauffant en aval. Ce qu’il faut retenir : ne pas dimensionner les mitigeurs en fonction de la taille des tuyaux. Dimensionnez-les plutôt en fonction du Cv. Un mitigeur dont le Cv s’approche du débit requis dans le collecteur à la charge de conception s’avère généralement approprié.

PROVOQUER UN ÉTRANGLEMENT DE TRANSFERT THERMIQUE

Un autre «  étranglement » peut survenir du côté du transfert thermique. Par exemple, si un appareil « A » génère 50 000 Btu/h et qu’un appareil « B » ne peut absorber que 25 000 Btu/h tout en fonctionnant à sa température d’eau nominale, il y aura un problème. En termes simples, l’appareil A « gagnera » sur l’appareil B jusqu’à ce qu’un dispositif de sécurité éteigne l’appareil A. Le temps de mise en marche pourrait seulement être d’une minute ou deux. Le cycle risque alors de se répéter.

Voici un exemple de ce type d’installation : une thermopompe essaie de générer de la chaleur à un débit de 48 000 Btu/h à travers un échangeur de chaleur qui – à une température d’eau entrante de 120 °F du côté chaud et de 110 ° F du côté « plus froid » –ne peut transférer que 20 000 Btu/h. La température de l’eau traversant

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Consultez les articles antérieurs de John Siegenthaler au PCCMAG.CA dans la section ÉDITIONS PRÉCÉDENTES.

le condenseur de la thermopompe grimpera rapidement et le compresseur s’éteindra, soit par l’action d’un pressostat de frigorigène détectant une valeur élevée, soit par celle d’un contrôleur de protection de température interne. Étant donné la petite quantité de fluide entre la thermopompe et l’échangeur de chaleur, le cycle se rép é tera rapidement. Il en résultera des milliers de cycles courts au cours d’une saison de chauffage typique, ce qui entraînera probablement une défaillance prématurée des composants de la thermopompe.

Dimensionnez toujours suffisamment vos échangeurs de chaleur. Si vous ne disposez pas de documentation définissant les performances de l’échangeur de chaleur dans les conditions de fonctionnement que vous anticipez, communiquez avec le fabricant et sollicitez ses recommandations. Il est préférable d’entendre dès le départ « notre produit ne peut pas répondre à vos exigences de rendement » qu’après l’installation de milliers de dollars de

matériel paralysé par un étranglement de transfert thermique.

NE PAS ÉVACUER LE RÉSEAU

ADÉQUATEMENT

INSTALLER UN COMPOSANT CAUSANT DES TURBULENCES PRÈS DU CIRCULATEUR

Tout composant créant des turbulences à proximité de l’entrée d’un circulateur peut augmenter le niveau de bruit de ce circulateur, voire provoquer une cavitation à l’intérieur de celui-ci . Les coupables courants comprennent les circulateurs montés juste au-dessus d’un té dans un collecteur ou juste en aval d’un coude.

Des crépines à panier obstruées ou des régulateurs installés juste en amont des circulateurs peuvent également causer des problèmes. De façon générale, installez un tuyau droit mesurant au moins 12 fois le diamètre du tuyau en amont de toute entrée du circulateur. Faites-en la mention sur tous vos schémas et écrivez-le dans vos spécifications.

MAL POSITIONNER/INSTALLER LES SONDES DE TEMPÉRATURE

Les commandes ne peuvent réagir qu’à ce qu’elles « ressentent ». Dans 14 PAP_Simplex_Print2024_PCC_7-125x4-75po_v2_Outline.pdf 1 2024-04-30 10:50

Chaque circuit d’un réseau hydronique doit disposer d’un moyen permettant d’y évacuer rapidement l’air et l’eau. Un évent de type flotteur au point haut du circuit pourrait aider, mais il ne remplace pas la capacité d’entraînement de l’air de la purge forcée de l’eau. Il existe actuellement plusieurs robinets de purge combinés qui conviennent aux systèmes résidentiels et commerciaux légers. Dans les systèmes plus grands, l’équivalent fonctionnel d’un robinet de purge combiné peut être obtenu en jumelant un robinet à bille à passage intégral sur la conduite avec un té en amont et un autre robinet à bille servant à réguler le débit de purge. À titre indicatif, la vitesse de l’écoulement dans une conduite au moment de la purge doit être d’au moins deux pieds par seconde (et encore plus élevée pour une purge rapide).

le réseau de chauffage, les sondes de température font office du « bout des doigts ». Conséquemment, une sonde de 15 $ placée au mauvais endroit peut paralyser un système de 30 000 $. Les dessins d’installation doivent toujours indiquer l’emplacement exact et les instructions de montage de toutes les sondes de température utilisées dans le réseau.

VOICI QUELQUES ERREURS COURANTES

D’INSTALLATION DE SONDES QUE J’AI INTERCEPTÉES AU FIL DU TEMPS :

• Montage d’une ou de plusieurs sondes au mauvais endroit.

• Fixation de sondes sur de la tuyauterie – dont la surface est susceptible d’atteindre des températures élevées – avec des attaches en nylon courantes qui finiront par durcir et se briser.

• Pas d’isolation autour d’une sonde, alors qu’une isolation de plusieurs pouces se trouve en amont et en aval du tuyau où elle est montée

• Montage permettant à l’air de passer entre la sonde et l’isolation environnante.

• Non-utilisation de graisse thermique avec des sondes montées dans des puits.

• Utilisation d’un puits de diamètre bien supérieur au diamètre de la sonde.

• Insertion partielle de la sonde (avant le fond du puits).

• Mauvais raccordements entre les fils de la sonde et le câblage vers le contrôleur.

• Câblage de sonde sousdimensionné, lequel ajoute une résistance considérable aux circuits utilisant des sondes à thermistance.

• Acheminement d’un câble de sonde non blindé dans des boîtiers étanches contenant un câblage CA. La Figure 3 illustre deux sondes de température fixées à un tuyau en cuivre au-dessus d’un réservoir de stockage thermique. La sonde sur le

tuyau horizontal était censée signaler la température de l’eau dans la partie supérieure du réservoir de stockage. Non seulement elle ne peut pas mesurer la température à l’intérieur du réservoir, mais elle n’est pas isolée de l’air ambiant. En outre, elle est fixée au tuyau à l’aide d’un ruban adhésif en aluminium. La température lue à cette sonde risque d’être très différente de la celle dans la partie supérieure du réservoir.

NÉGLIGER LE CONTRE-COURANT

Tous les échangeurs de chaleur fonctionnent mieux lorsque les deux fluides échangeant de la chaleur circulent dans des directions opposées. C’est ce qu’on appelle le « contrecourant », et c ’est l ’ un des premi ers éléments à vérifier lorsqu’on examine

le schéma d’un système hydronique comportant un échangeur de chaleur. Le contre-courant augmente ce qu’on appelle la « différence logarithmique moyenne de température » à travers l’échangeur de chaleur. Considérez cela comme le « delta-T effectif  » qui conduit la chaleur du côté chaud vers le côté le plus froid. Plus le delta-T effectif est élevé, plus le taux de transfert thermique est élevé.

Vérifier ces paramètres de conception avant qu’ils ne deviennent des problèmes potentiels vaut largement le temps qui y est consacré.

John Siegenthaler, PE, est ingénieur professionnel agréé. Il compte plus de 40 ans d’expérience en conception de systèmes de chauffage hydroniques modernes.

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Consultez les articles antérieurs de John Siegenthaler au PCCMAG.CA dans la section ÉDITIONS PRÉCÉDENTES.

Figure 3 – Sondes de température fixées à des tuyaux en cuivre – censées signaler la température de l’eau dans la partie supérieure du réservoir se trouvant en dessous.

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