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Planchers chauffants rafraîchissants : des techniques fiables au service du confort

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Planchers chauffants rafraîchissants : des techniques fiables au service du confort

Les systèmes de raccordementdes dalles isolantes (ici, accroche à double tenon/mortaise spécifique) assurent une étanchéité parfaite et permettent de multiples combinaisons, tout en facilitant la pose.

© (Doc. Pbtub.)

Avec la fonction rafraîchissement, les planchers chauffants se transforment en véritable systèmes qui régulent la température intérieure des locaux en toute saison.

Souffrant, dans les années 1960, d’une image déplorable, le chauffage par le sol a conquis ses lettres de noblesse auprès du public. Ce n’était pourtant pas gagné : défaut dans la conception, nombre insuffisant ou trop espacé de tubulures et, surtout, température superficielle excessive provoquant des troubles physiologiques (problèmes vasculaires et maux de tête) constituaient les principaux reproches. Fin des années 1970, tout cela est oublié et l’on parle désormais de chauffage par le sol à eau chaude basse température.

Le décret de 1979 a permis l’apparition et le développement d’un nouveau procédé de plancher chauffant, basé sur des températures relativement basses, régulables individuellement. Les tubes en matériaux de synthèse et, plus récemment en cuivre, sont venus améliorer ce système, totalement différent du précédent. Conformément à la réglementation, la notion de confort thermique implique que la température du sol au niveau du revêtement fini (température de contact) n’excède pas 28° C. Une évolution rendue possible par l’apparition de générateur à basse et très basse température : chaudière à condensation fioul ou gaz et, bien entendu, pompe à chaleur (PAC).

Surcoût d’investissement modéré

Ces modes de chauffage ont subi, depuis dix ans environ, une autre évolution toute aussi importante : leur couplage avec un système de rafraîchissement en période estivale. Un concept qui globalise les notions de confort d’hiver et d’été. Différent d’une climatisation, le rafraîchissement assure une sensation de fraîcheur identique à celle observée en été, dans les maisons anciennes, en abaissant la température ambiante de 2 à 3°C. Le rafraîchissement par le sol repose sur le principe d’absorption, contrairement à la climatisation qui est basée sur le principe du renouvellement de l’air. L’absorption par le sol a une moindre influence sur la température mesurée. En revanche, elle influe fortement sur la température résultante, déterminante pour le confort et la sensation de bien-être.

Ces planchers, dits réversibles, fonctionnent comme les planchers chauffants, de manière discrète et silencieuse. Leur surcoût d’investissement s’avère relativement modéré par rapport aux planchers non munis de ce procédé. Ce surcoût correspond à l’acquisition d’un groupe de production d’eau glacée ou d’une PAC réversible se substituant au générateur de chaleur. Il est d’ailleurs tout à fait envisageable d’installer le rafraîchissement plus tard.

Ces techniques sont adaptées à toutes sortes de configuration, en neuf comme en rénovation lourde. Bien implantées dans les édifices recevant du public – halls de gare, églises, musées… –, elles progressent fortement dans l’habitat individuel. Les arguments en leur faveur ne manquent pas puisque ces systèmes intégrés assurent débit et température constants à travers une installation invisible, donc non soumise au vandalisme, tout en libérant le sol et les murs, ce qui procure gain d’espace et facilité d’agencement. Le sol devient un émetteur qui diffuse par rayonnement une température homogène dans toute la pièce. Avec, en prime, une faible convection de l’air ambiant limitant les déplacements de poussières. Attention : dans certains cas spécifiques – pièces comportant de nombreuses baies vitrées, salles de bains ou rénovation –, il n’est pas inutile de prévoir un chauffage d’appoint par grand froid.

Risque d’apparition de condensation

A la demande de Cochebat (1), une étude menée par l’Association française de phlébologie atteste que le plancher chauffant par eau basse température n’entraîne aucun effet nocif sur la circulation veineuse (en particulier dans les jambes), contrairement aux anciens dispositifs. Les fabricants assurent, par ailleurs, que l’on obtient la même sensation de bien-être à 18° C qu’avec un autre type de chauffage à 20° C. D’où des coûts de fonctionnement plus économiques. Pour renforcer leurs arguments, les industriels mettent en avant des études de l’Ademe (2) qui démontrent qu’un abaissement d’un degré de la température ambiante génère 7 % d’économie d’énergie. La fonction rafraîchissement a toutefois certaines limites et obéit à des lois qu’il faut respecter pour tirer le meilleur profit de l’installation, sans risquer des problèmes de condensation dus à un excès de refroidissement de l’eau. Avec un plancher rafraîchissant, on peut voir apparaître une condensation à la surface du sol si la température ambiante s’abaisse au-dessous du seuil de température correspondant au point de rosée. Le point de rosée est fonction notamment de la quantité d’eau en suspension dans l’air sous forme de vapeur d’eau. Plus cette quantité d’eau est grande, plus le point de rosée est élevé. Pour cette raison, certains vont jusqu’à déconseiller la fonction rafraîchissement dans les zones à fort taux d’humidité. De même, il faut éviter d’intervenir sur le réglage de la régulation après étalonnage pour obtenir plus de fraîcheur. Ce serait aller à l’encontre du but recherché en provoquant, en outre, une condensation préjudiciable à la construction. Dans tous les cas, la centrale de régulation est un élément essentiel pour assurer le bon fonctionnement et limiter l’apparition de désordres.

La régulation traditionnelle consiste à fixer les limites d’utilisation du plancher rafraîchissant très en deçà des seuils critiques de température et de condensation. Il existe cependant des systèmes plus élaborés, prenant en compte l’ensemble des paramètres influents, qui permettent d’optimiser le rendement en toute sécurité. Dans le cas de régulation sophistiquée, en mode rafraîchissement, la centrale travaille en fonction de la température intérieure (it), de la mesure d’humidité relative (dh) et de la température du départ du fluide (td). Après analyse des informations, elle ordonne au moteur de la vanne de mélange d’agir en ouverture ou en fermeture par rapport aux températures de consigne.

À noter : la fonction rafraîchissement implique une réflexion sur le bâti, des masques limitant les apports solaires d’été. Or, la neutralisation des apports solaires est au rafraîchissement ce que l’isolation est au chauffage.

Une approche système

Avec l’évolution de ces techniques, les fabricants, auparavant plutôt spécialisés (plaques isolantes, chapes, tubes…), proposent aujourd’hui de véritables systèmes incluant tous les composants d’un plancher réversible. Concrètement, ces systèmes sont composés de plaques supports isolantes, de tubes, de collecteurs et d’une chape.

– Les plaques supports isolantes thermo-acoustiques, à plots ou non, assurent la conformité des systèmes à la réglementation thermique 2000, tout en répondant favorablement à la NRA (nouvelle réglementation acoustique). Elles servent également de support aux tubes. Les dalles à plots autobloquants, plutôt réservées aux tubes en matériaux de synthèse, bloquent et maintiennent les tubes enfoncés au fond de la gorge formée par les plots. Sur les dalles planes, rouleaux de polystyrène expansé ou panneaux de sol rainurés bouvetés, les tubes (cuivres ou synthèse) sont maintenus à l’aide de lyres de dilatation (colliers non serrés ou pièces de guidage).

– Les tubes sont en matériaux de synthèse ou en cuivre. Les premiers, d’une grande souplesse, sont aisés à mettre en œuvre sur des dalles à plots. Ils ont une longévité exceptionnelle. Ainsi, leurs propriétés physiques et chimiques assurent le maintien des caractéristique au-delà de cinquante ans. Ils présentent, par ailleurs, une grande résistance à la fissuration sous contrainte, aux produits chimiques, à l’éclatement, ainsi qu’une forte inertie électrique. Les seconds, tubes de cuivre spécifiques en recuit, permettent, grâce à leur excellente conductivité thermique, des gains sur les diamètres et un abaissement de la température de l’eau. Leur résistance à la corrosion et leur bonne tenue dans le temps sont garantes de la pérennité de l’installation. Ils sont, en outre, totalement imperméables à l’oxygène et présentent, comme les tubes en matériaux de synthèse, des propriétés bactéricides, fongicides et algicides déterminantes pour contrecarrer le phénomène d’embouage des installations.

– Les collecteurs/organes de réglage assurent la régulation et le confort. En matériaux de synthèse ou en laiton, prémontés ou en kit avec ou sans débitmètre intégré, ils sont disponibles en 3, 4, 5, voire 8 sorties. Posés dans un placard ou encastrés dans un coffret, ils sont disposés à environ 50 cm au-dessus du sol chauffant, afin de faciliter les purges et le raccordement des tubes. Ils sont munis de dispositifs d’équilibrage qui viennent régler les différentes boucles aux valeurs définies par l’étude, soit à l’aide de graduations ou de nombre de tours de clefs, soit par lecture directe des débits. Pour assurer un fonctionnement correct de l’installation et si celle-ci comporte plus d’un collecteur, l’équilibrage hydraulique est impératif via un organe d’équilibrage (vanne, té de réglage, diaphragme) à l’entrée de chaque collecteur. Dans la mesure du possible, il est préférable d’utiliser des organes de réglage à mémoire ou des débitmètres. À noter : il existe maintenant des collecteurs bi-température autorisant l’alimentation simultanée des circuits de planchers chauffants (eau basse température) et des circuits radiateurs (eau à haute température).

– Les dalles peuvent être de deux natures : dalle flottante en béton (béton ou chape d’enrobage) ou chape anhydrite. 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 fluidifiant simplifie la mise en œuvre, améliore la plasticité, la maniabilité du béton et augmente la résistance initiale, tout en facilitant l’enrobage des tubes. Les chapes à base anhydrite sont couvertes par des avis techniques qu’il convient de respecter. Ces chapes liquides sont autonivelantes et ne nécessitent pas de quadrillage antiretrait. La masse sèche de ces chapes finies est de l’ordre de 15 kg/m2 par centimètre d’épaisseur.

Mise en chauffe

La mise en œuvre de ces équipements implique, en terme d’organisation, certaines contraintes : la construction doit être hors d’eau, portes et fenêtre posées, cloisonnement terminé, canalisations sanitaires et électriques en place. La surface du support, horizontale, doit être exempte de grosses irrégularités. De même, pendant la réalisation et avant le coulage de la chape d’enrobage, le passage sur les composants est interdit aux autres corps d’états, sauf protections spécifiques. La première mise en chauffe ne doit intervenir que quatorze jours au moins après le bétonnage. Il est également conseillé de rincer l’installation avant la mise en service. À noter : le fluide caloporteur utilisé est l’eau potable du réseau d’eau de ville, qui peut être additionnée d’un antigel. Il est, en outre, préférable de faire réaliser une analyse complète de l’eau de remplissage, afin de vérifier que certains paramètres physico-chimiques et la présence de micro-organismes ne risquent pas de provoquer la corrosion du système. Pour le revêtement de sol, il convient de s’assurer que le revêtement choisi est compatible avec la mise en œuvre d’un tel système et de se reporter au DTU respectif. D’une manière générale, la résistance thermique du revêtement final ne doit pas dépasser 0,15 kW/m2. La pose s’effectue après la première mise en service, puis l’arrêt du chauffage. Il faut aussi prévoir un joint élastomère périphérique quelle que soit la nature du sol.

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