GEO-THERM • Chauffage par le sol
Dimensionnement et pose d’un chauffage par le sol
La pose des tuyauteries tiendra compte de l’exposition, la surface vitrée et l’affectation future donnée aux locaux. La longueur des circuits et l’écartement des tuyaux dans le sol seront calculés de manière à couvrir les besoins thermiques de chaque pièce.
Le plancher chauffant/rafraîchissant convient à tous les types de constructions : neuves et en rénovation. Il assure un confort thermique absolu dans l’habitat collectif ou individuel, les bâtiments de grand volume, le secteur tertiaire ou les collectivités (crèches, écoles, gymnases…)
Le système, intégré dans une dalle flottante, est constitué :
• D’un isolant thermo-acoustique
• De tubes en matériaux de synthèse (PE-Xc, PE-RT, PB, …)
• De collecteurs/organes de réglage pour la régulation et le confort,
• D’une dalle flottante en béton (béton ou chape d’enrobage) ou d’une chape en mortier de ciment ou à base d’anhydrite (chape anhydrite).
Les caractéristiques physiques d’un plancher réversible
Chauffage et rafraîchissement ont un dénominateur commun : la prédominance du flux de rayonnement sur le flux de convection liée à l’importance de la surface d’échange que constitue le sol.
L’échange thermique entre un plancher et le local lui-même caractérise la puissance d’émission en mode chauffage ou d’absorption en mode rafraîchissement. Cette puissance, exprimée en W/m2, est égale au produit de l’écart de température entre la surface du sol et l’ambiance de la pièce et le coefficient surfacique d’échange qui caractérise la structure du plancher.
Les coefficients surfaciques d’échange (hi) sont en moyenne de :
• 11,6 W/m2.°C en mode chauffage pour les planchers chauffants
• 7 W/m2.°C en mode rafraîchissement pour les planchers.
Ceci implique une première limitation physique de l’émission ou de l’absorption possible.
Par exemple, pour une installation dont la température de sol est de 28 °C et la température ambiante de 18 °C, le flux maximum d’émission de chaleur sera de 10 x 11,6 = 116 W/m2.
En mode rafraîchissement, si la température ambiante est de 25°C et la température de sol de 20 °C, l’absorption possible de chaleur sera de 5 x 7 = 35 W/m2.
En moyenne, la fonction rafraîchissement permet d’obtenir une baisse de la température d’ambiance de l’ordre de 2 à 3 degrés.
Pour un bon fonctionnent de l’installation, la résistance thermique du revêtement de sol ne devrait pas dépasser 0,15 m².K/W. La nature du revêtement de sol influence donc la puissance thermique émise par le plancher.
Tous les revêtements de sol sont possibles… à la condition que leur résistance à diffusion de la chaleur demeure raisonnable! La question ne se pose pas pour le marbre, le carrelage (collé ou scellé) ou les revêtements synthétiques, faiblement résistants.
Ci-après vous trouverez une liste de quelques matériaux de finition et leur résistance thermique (plus la valeur R est faible au mieux le matériaux « conduit » la chaleur. On privilégiera donc des matériaux à faible résistance thermique.
Matériaux
Tapis d’épaisseur 10 mm
Tapis d’épaisseur 6 mm
Carrelage 5 mm
Carrelage 10 mm
Dalles PVC, revêtement plastique
Moquette épaisse 10 mm
Parquet chêne, hêtre épais 2cm
Parquet chêne, hêtre épais 1cm
Parquet résineux épais 1cm
Parquet résineux épais 2cm
Revêtement marbre 20mm
Revêtement marbre 20mm, avec tapis 10 mm
Résistance thermique m².K/W
0.12
0.09
0,005
0,008
0,025
0,150
0,086
0,043
0,066
0,133
0,01
0,16
Sont jugés incompatibles avec un plancher chauffant : les parquets flottants, les revêtements de sols stratifiés flottants.
Cas des parquets :
Un bon contact entre la chape et le parquet est essentiel. La présence d’une lamme d’air est à éviter. Le parquet doit etre collé au moyen de colle souple en PU. La teneur en humidité du bois ne doit pas excéder 10% et toute l’épaisseur ne devrait pas excéder 22 millimètres. Il faut également s’assurer que la chape soit sèche avant de procéder à la pose du parquet.
Les différents types de plancher chauffant :
Actuellement on trouve sur le marché divers types qui ont chacun leurs caractéristiques en matière de fonctionnement et de pose :
• Système humide : le tuyau de chauffage est entièrement noyé dans une chape avec armature en treillis soudé. Celle-ci repose sur une couche d’isolation thermique.
• Système sec : les tuyaux de chauffage se trouvent dans l’isolation et la chape est constituée de panneaux de type « Fermacell ». C’est une solution utilisée dans les bâtiments en rénovation. L’émission de chaleur présente cependant plus de difficultés (-15%).
• Système semi-sec : les tuyaux sont posés sur des panneaux isolants à plots spécialement étudiés et sont partiellement noyés dans la chape. L’émission de chaleur n’est que légèrement inférieure par rapport au système humide (-5%).
La chape flottante
L’exécution des dalles flottantes impose des bétons dosés à 350 kg minimum de ciment par m3 de béton, utilisant des agrégats naturels (sable et gravillons) dont la granulométrie ne dépasse pas 16 mm. La conductivité thermique du béton utilisé doit être supérieure à 1 W/m.k. L’emploi d’adjuvants peut faciliter la mise en oeuvre en améliorant la plasticité et la maniabilité du béton ou encore augmenter la résistance initiale.
Les types de chape les plus couramment utilisés sont :
La chape liquide à base anhydrite
La chape liquide est un produit très efficace car il permet un enrobage total du tuyau et donc une transmission thermique de grande qualité. Seul inconvénient: son prix. Les chapes liquides sont auto-nivelantes et ne nécessitent pas de quadrillage anti-retrait. La masse sèche de ces chapes finies est de l’ordre de 15 kg/m2 par centimètre d’épaisseur.
La chape traditionnelle
La chape traditionnelle est un mortier de sable assez fin et de ciment. Pour un plancher chauffant il faut y incorporer un produit plastifiant et fluidifiant appelé adjuvant.
Une épaisseur de chape de 4 cm minimum au dessus des tuyaux est obligatoire, 5 cm est une épaisseur idéale. Pour la chape traditionnelle, un treillis de maintien doit être utilisé. il est pégalement possible d’utiliser un fibrage anti-retrait qui doit être incorporé dans le mortier au moment du mélange dans la bétonnière. Le quadrillage anti-retrait a pour but d’éviter la formation des fissures résultant du retrait du béton durant sa prise et son durcissement. Il est obligatoire et est constitué par un treillis léger métallique de masse maximale 650 g/m. Par exemple, un treillis soudé en maille de 50 x 50 mm et fils de 1,4 x 1,8 mm) fera l’affaire. Il sera placé le plus près possible de la surface finie de la dalle qu’il doit protéger et de toute façon au-dessus du plan des tubes.