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Système de plancher radiant

Applications et contrôles CVC

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Le système de panneaux radiants au sol est un système hydronique largement utilisé pour le chauffage et le refroidissement des environnements résidentiels.

Le fluide thermovecteur circule à l'intérieur de circuits constitués de tuyaux en plastique placés sous le revêtement de surface du sol ; dans la version la plus courante, les tuyaux sont posés sur une couche isolante et noyés dans la chape en ciment. Le système est invisible et exploite toute la surface du sol comme une borne de grande extension pour l'échange de chaleur par rayonnement. Au cours des deux saisons, le système fonctionne avec une différence de température très limitée entre le fluide thermovecteur et l'air ambiant ; c'est pourquoi nous parlons également de systèmes à "faible différence de température".

Le système présenté dans l'exemple est destiné à un bâtiment résidentiel et est du type combiné, c'est-à-dire qu'il combine le panneau de plancher radiant avec un ou plusieurs ventilo-convecteurs, principalement pour l'intégration de charges sensibles en mode refroidissement.

Dispositifs Ekinex Autres composants
A) Heure numérique / interrupteur astronomique EK-TM1-TP 1) Contact pour l'ouverture des fenêtres
B) Module GPS EK-GPS-1 2) Ventilo-convecteur
C) Actionneur-contrôleur pour ventilo-convecteurs EK-HC1-TP 3) Valve avec servomoteur ON / OFF
D) Sonde de température de contact EK-STC-NTC-3435 4) Access point LAN Wi-Fi
E) Thermostat d'ambiance EK-EQ2-TP 5) Switch
F) Sonde de température pour la mesure de l'air EK-STL-NTC-3435 6) Smartphone avec App Delégo (Apple iOS o Android)
G) Serveur Delégo EK-DEL-SRV-... 7) Circulateur pour circuit non mélangé
H) Contrôleur de l'unité de mélange EK-HH1-TP 8) Groupe de mélange
I) Sonde de température extérieure EK-STE-NTC-3435 9) Vanne de mélange avec servomoteur
L) Capteur de température à immersion (débit) EK-STI-NTC-3435 10) Circulateur pour circuit mixte (plancher radiant)
M) Capteur de température à immersion (retour) EK-STI-NTC-3435 11) Collecteur de distribution pour circuits à basse température
N) Actionneurs-contrôleurs pour entraînements électrothermiques EK-HE1-TP 12) Entraînements électrothermiques ON / OFF
O) Touch-panel Delégo EK-DEL-xPAN... 13) Sonde anti-condensation
  14) Générateur thermique (fluides chauds et froids)
  15) Collecteur central (débit)
  16) Collecteur central (retour)
Contrôle avec Ekinex

Le commutateur horaire/astronomique numérique EK-TM1-TP (A) donne le consentement pour le fonctionnement du système selon des créneaux horaires prédéfinis et est constamment synchronisé avec la date et l'heure du module GPS (en option) EK-GPS-1 (B).

La nécessité de produire un fluide caloporteur à deux températures différentes pour le système combiné (plancher radiant / ventilo-convecteurs) est résolue par le contrôle de un groupe de mélange au moyen du contrôleur EK-HH1-TP (I). Le dispositif contrôle la vanne de mélange (9) et le circulateur (10) ; au moyen des deux sondes EK-STI-NTC-3435 (L, M), il peut acquérir les températures de départ et de retour du fluide thermovecteur. Sur le circuit non mélangé, il peut également commander, selon les besoins, un circulateur (7) ou une vanne de zone.

La température ambiante est contrôlée au moyen de thermostats EK-EQ2-TP (E), capables de mesurer la température et l'humidité relative, en combinaison avec les actionneurs régulateurs EK-HE1-TP (N) pour les entraînements électrothermiques et les actionneurs régulateurs EK-HC1-TP (C) pour les ventilo-convecteurs. Les thermostats sont capables de calculer et d'envoyer sur le bus la température de rosée ; si les conditions thermo-hygrométriques de l'environnement s'approchent de celles qui sont critiques pour la formation de condensation sur les surfaces refroidies, il est possible de mettre en œuvre une des stratégies de protection prévues par la plateforme de thermorégulation Ekinex (voir tableau dans l'approfondissement Prévention de la condensation dans le refroidissement) ; par exemple le recalibrage de la température de refoulement du fluide thermovecteur au moyen du contrôleur EK-HH1-TP (H).

La supervision optionnelle via le Serveur Delégo (E) vous permet de surveiller et de contrôler le système domotique via une application pour appareils mobiles (6) et/ou un écran tactile Delégo (F).

Système à deux niveaux (principal/auxiliaire)
 

Dans la configuration du système présentée dans l'exemple, le thermostat EK-EQ2-TP (E) permet de créer facilement un système de climatisation à deux étages. Lorsque l'étage primaire est constitué d'un système de panneaux rayonnants, la forte inertie (typique surtout de la version avec chape en ciment), fait qu'il est assez lent à atteindre les conditions de confort lors du démarrage. Dans ce cas, il est possible de configurer les ventilo-convecteurs comme un étage auxiliaire ; grâce à leur inertie beaucoup plus faible, ils contribuent dans la phase initiale à chauffer ou refroidir rapidement l'environnement et terminent ensuite leur action lorsque la différence entre les températures mesurées et les températures de consigne peut être traitée de manière satisfaisante par l'étage principal seul. L'étage auxiliaire fonctionne en mode automatique avec un décalage configurable par rapport à la température de consigne par rapport à la température de consigne fixée pour le plancher radiant (étage primaire).

Prévention de la condensation en mode refroidissement

En mode de refroidissement d'été, les charges latentes (dues à l'augmentation du taux d'humidité dans l'environnement) sont prises en charge par l'intégration de l'air ; si cela ne se produit pas de manière satisfaisante, ou en cas de changements soudains des conditions thermo-hygrométriques (par exemple, en raison de l'arrêt accidentel des machines ou de l'ouverture des fenêtres), des dispositifs de sécurité supplémentaires doivent être prévus pour empêcher ou limiter la formation de condensation sur les surfaces froides. Les thermostats EK-EQ2-TP (E) offrent diverses stratégies de protection active et passive selon la configuration du système et l'équipement des appareils domotiques.

Type Modalité Intervention
Passive Avec sonde anti-condensation (13) connectée à une entrée de thermostat (E) Fermeture du circuit desservant la pièce concernée par l'actionneur (N)
Avec sonde anti-condensation communiquant avec le thermostat (E) via le bus KNX Fermeture du circuit desservant la pièce concernée par l'actionneur (N)
Actif Comparaison entre la température de départ (valeur de calcul fixe, paramètre ETS) et la température de rosée calculée par le thermostat (E) Fermeture du circuit desservant le local concerné par le servomoteur (N) lorsque la température de départ est inférieure au point de rosée.
Comparaison de la température de départ (valeur mesurée reçue du bus KNX) et de la température de rosée calculée par le thermostat (E) Fermeture du circuit desservant le local concerné par le servomoteur (N) lorsque la température de départ est inférieure au point de rosée.
Température du point de rosée envoyée par le thermostat (E) au régulateur du mélangeur (H) sur le bus KNX Recalibrage de la température de refoulement du fluide froid par le régulateur (H) et maintien en ouverture du circuit desservant le local concerné au moyen de l'actionneur (N)

 

Le type de protection active est toujours préférable, car l'intervention tend à prévenir les conditions de formation de la condensation, tandis que le type passif intervient lorsque la formation de la condensation a déjà commencé.

Limitation de la température de surface

Dans certains cas, il convient de limiter la température de surface lorsque le système de plancher radiant est utilisé comme étage auxiliaire pour le chauffage ; les dispersions vers l'extérieur du bâtiment sont traitées par le système de chauffage principal, tandis que l'étage auxiliaire ne fonctionne que pour maintenir la température du plancher à un niveau agréable dans les salles de bains des bâtiments résidentiels ou dans les salles des centres sportifs, des centres thermaux et des stations thermales, etc.

Cette limitation est également prévue dans la norme UNI EN 1264 (chauffage par le sol, partie 3) qui définit comme suit la température maximale admissible (TSmax) pour la surface du sol d'un point de vue physiologique :

  • TSmax ≤ 29°C pour les zones d'occupation normale;
  • TSmax ≤ 35°C pour les zones périphériques des environnements.