Calculs professionnels et informations concernant la plomberie

Qu'est-ce qu'un circulateur ?
La pente de chauffe. Comment la calculer ?
Que faut-il également installer avec un robinet thermostatique ?
Le débit d'eau, les puissances,les vitesses...
Calculez le diamètre intérieur d'un tube permettant un débit donné
Calculer un débit possible connaissant le diamètre d'un tube
Calculer la capacité d'un vase d'expansion
Définir les diamètres de tubes à installer dans une habitation privée
Ballon d'eau chaude, comment installer, de quoi c'est fait ?
Comment calculer la consommation d'eau chaude ?
Les VMC
Débit et diamètre intérieur des canalisations d'alimentation des appareils sanitaires
Formules mathématiques de base concernant les cercles
Formules mathématiques permettant de déterminer la puissance, le debit ou le Delta T d'un chauffe eau électrique instantané
Réglementation sur les disconnecteurs
Calculer la puissance nécéssaire pour acheter une chaudière
Dimensionner les radiateurs ( connaitre la puissance d'un radiateur à mettre dans une pièce)

Qu'est-ce qu'un circulateur ?

Le circulateur, également appelé "pompe", est un appareil connecté sur le circuit départ d'une chaudière et permettant d'établir la circulation de l'eau dans l'ensemble de l'installation. Afin de choisir un circulateur adapté à une installation donnée, il est impératif de prendre en compte les pertes de charges liées au radiateur le plus éloigné (défavorisé) de la chaudière. En effet, la pompe doit être en mesure de vaincre ces pertes de charge,ce qui assure ainsi un fonctionnement régulier dans l'ensemble de l'installation. La formule suivante permet de définir la puissance du circulateur:

Puissance = débit x 1.163 x dt x 1, ou dt = Delta t (différence de température entre l'entrée et la sortie)

Le circulateur sera installé en sortie de chaudière, sur un tronçon droit de tube, et à 50 cm minimum de tout coude.

La pente de Chauffe

La pente de chauffe, également appelée "loi de chauffage", est la relation existante entre les trois facteurs suivants :
la température extérieure, la température de départ de l'eau, la température souhaitée dans l'habitation.

La température extérieure est prise en fonction des moyennes hivernales constatées dans la région, et non pas en fonction de la valeur indiquée à un instant T au thermomètre.

Que faut-il également installer avec un robinet thermostatique ?

Aujourd'hui, le besoin de confort est tel qu'il devient pénible pour le particulier de devoir régler manuellement la température de l'eau du bain ou de la douche. Aussi, les robinets thermostatiques ont fait leur apparition. Un bouton pour afficher la température souhaitée, et hop....le tour est joué. On ouvre l'eau, pas besoin de réglage, le mélange eau chaude/eau froide se fait automatiquement à la température voulue.
Oui mais.......
Qui dit mélange dit obligatoirement, à l'intérieur de ce système, une "chambre de mélange", dans laquelle "chambre" arrivent donc et l'eau chaude et l'eau froide. S'il y a arrivée des deux, l'eau chaude peut également repartir dans le circuit d'eau froide (baisse de pression dans le circuit eau froide.....). Et là...toutes les conditions sont réunies favorisant entre autre le développement de la tristement célèbre bactérie nommée légionellose.
Pour éviter ceci, la réglementation en vigueur impose l'installation de clapets anti retour sur ce type d'installation. L'installation devrait donc être comme suit : tube d'arrivée d'eau, clapet, robinet thermostatique, et ceci pour chacune des arrivées. A noter toutefois que les derniers modèles incluent le clapet anti retour

Les débits, puissances, vitesses...

Entamons ici quelques notions relatives aux mathématiques et néanmoins très utiles en plomberie.

Débit : Le débit de l'eau dans un tube est lié à la vitesse de circulation du fluide et à la section du conducteur de ce même fluide. La formule est donc : D = V x s, où D = débit, V = vitesse, s = section
Partant de là, D=Vs, il est simple de connaître l'inconnue, si vous avez au moins deux composantes.

Puissance : Nous l'avons vu pour les circulateurs, la puissance se calcule de la façon suivante : P = D x 1.163 x dt x 1, où P = puissance, D = débit, dt = Delta t (différence de température entre l'entrée et la sortie). Si vous connaissez la puissance, il est donc facile de trouver le débit :

Les vitesses : En règle générale, la vitesse de l'eau dans les canalisations domestiques est de 0.5 m / seconde. On entend par domestique ce qui est à l'intérieur des construction à usage d'habitation.
Dans les parties non habitées, la vitesse du fluide est réputée de 1.3 m / seconde.

Connaître le diamètre intérieur nécessaire d'un tube permettant le passage d'un débit donné (en litres/heure) et en indiquant la vitesse du fluide (en mètres/seconde):

La formule utilisée pour ce calcul est : où d = diamètre recherché, D = débit en litres/h, V = vitesse du fluide en m/s

Connaitre le débit supporté par un tube, en indiquant son diamètre intérieur et la vitesse du fluide (en mètres/seconde)

La formule utilisée pour ce calcul est : D = 2.826 x d² x V où D = débit recherché en litres/h, d = diamètre , V = vitesse du fluide en m/s

Distribution générale d'une maison ou appartement (usage privé)

plusieurs étapes sont primordiales

La première, calculer le diamètre intérieur de l'arrivée d'eau principale desservant l'habitation

Pour cela, sélectionnez les équipements desservis, leur nombre, ainsi que les différents branchements d'appareils sanitaires, existant ou à venir (par exemple, vous avez actuellement 1 seul lavabo, mais vous savez que vous allez en installer un second bientôt, sélectionnez donc 2 lavabos)

Le ballon d'eau chaude (ou cumulus)

Un ballon d'eau chaude sert, comme son nom l'indique en partie, à produire une certaine quantité d'eau chaude, et à la conserver à une température supérieure ou égale à 60°, afin de pouvoir desservir les besoins.
Comment cette eau est-elle conservée ? Pour résumer, un ballon d'eau chaude est une cuve, doublée d'un isolant, et sur lequel isolant est installé un carénage. (la coque du ballon).
De l'eau froide est injectée par un orifice prévu à cet effet. A l'intérieur de la cuve, une résistance, immergée ou non, chauffe l'eau. A la demande, l'eau chauffée est envoyée par un second orifice. Voici donc en résumé le fonctionnement d'un ballon d'eau chaude.

Ceci dit, pour rentrer un peu plus dans les détails, que doit-on impérativement installer sur l'arrivée d'eau froide ?
Un groupe de sécurité. En fait il s'agit d'une pièce regroupant 4 fonctions, d'ou le nom "groupe". Dans l'ordre, ces fonctions sont :

- un robinet d'arrêt ( fermeture ou ouverture du circuit)
- un clapet anti-retour (pour que l'eau chaude ne puisse pas venir dans le circuit froid, ce qui pourrais engendrer la légionellose)
- un robinet de vidange ( pour vidanger le ballon)
- une soupape de sécurité tarée à 7 bars ( si la pression à l'intérieur du ballon était supérieure, cette soupape permet alors d'éviter toute détérioration et incident)

Toujours dans la catégorie détails, que doit-on aussi impérativement installer sur la sortie eau chaude ?
Un robinet mitigeur et un clapet anti-retour. Et oui. Pourquoi ? Simplement parce que l'eau contenue dans le ballon étant chauffée à 60° au moins, il est bien évident qu'en la soutirant, vous risqueriez des brûlures.Le mitigeur permet donc d'abaisser la température à 50° ou moins.Cet abaissement de la température se fait par un mélange avec de l'eau froide, d'ou l'obligation de la pose d'un clapet anti-retour, pour éviter, nous l'avons vu plus haut, tout retour d'eau chaude sur l'eau froide.

Vous vous posez certainement la question suivante : "Pffffff, à quoi sert de chauffer l'eau contenue dans le ballon à une température supérieure ou égale à 60°, si c'est pour la refroidir en sortie ? Nous consommons de l'électricité en pure perte."
Et bien non. L'énergie consommée est garante de votre santé. L'eau contenue dans le ballon, de même que le tartre qui se dépose sur la résistance, de même que les petits endroits à l'intérieur du ballon ou l'eau pourrait stagner, sont tous à 60° au moins. Et la légionellose, elle, ne peut se développer à ces températures. Pour être précis, la bactérie se développe à des températures variant de 25 à 45 °. Pour être certain d'être détruite, 60 est un minimum.

Calcul de la consommation d'eau chaude

Connaître la consommation d'eau chaude peut s'avérer intéressant dans de nombreux cas, y compris lors de l'achat d'un cumulus. En effet, un ballon soudimensionné deviendra vite pénible, un ballon surdimensionné consommera de l'énergie inutilement.

La formule permettant de connaitre cette consommation est la suivante :
QEC = quantité eau chaude
QEM = quantité eau mélangée (par exemple, le contenu d'une baignoire est fait d'eau froide et d'eau chaude => eau mélangée, pareil pour une douche etc...)
TEM = température eau mélangée ( contenu de la baignoire à 38° par exemple)
TEF = température eau froide
TEC = température eau chaude ( celle réglée au ballon, ou celle sortant du chauffe-eau)

Pour prendre un exemple concret, supposons une baignoire de 200 litres, dont la température est de 39°. L'eau contenue dans le ballon est de 63°. L'eau froide, elle, est à 10°. Quelle quantité d'eau du ballon va-t-on soutirer pour remplir la baignoire ?

En reprenant la formule ..

QEC = 200 ( 39 - 10 / 63 - 10)........200 représentant QEM, 39 représentant TEM, 10 représentant TEF, 63 représentant TEC
QEC = 200 ( 29 / 53)
QEC = 200 x 0.54
QEC = 108

Pour cet exemple, la quantité d'eau chaude prélevée dans le ballon sera de 108 litres.

Calculez la contenance nécessaire de votre ballon d'eau chaude

Les VMC

VMC = ventilation mécaniquement controlée

Depuis Mars 1982, l 'installation d'une VMC est OBLIGATOIRE dans chaque habitation, y compris pour la rénovation.
En quoi consiste une VMC ? Pour faire simple, ça consiste à créer un courant d'air dans les pièces de vie, et à extraire l'humidité, les odeurs etc...dans les pièces comme la cuisine, les toilettes, salle de bain etc...

Pourquoi créer un courant d'air ? Simplement parce qu'aujourd'hui, les maisons étant de plus en plus isolées thermiquement, il est nécessaire de "renouveller" l 'air ambiant.
Et à ce titre, contrairement à ce que beaucoup font, une VMC se doit de fonctionner 24h/24, sans interruption. C'est la règle.

Débits et diamètres des canalisations pour appareils sanitaires

L'alimentation en eau des différents appareils sanitaires ne se fait pas au hasard. En effet, la norme veut qu'un diamètre intérieur des tubes soit respecté, non pas pour faire suer les installateurs, mais simplement parce qu'une installation faite en dépit de ces normes risque de ne pas donner satisfaction aux utilisateurs. Par exemple, un douche alimentée par un petit tube donnera automatiquement un petit jet, voir un débit ridicule si un autre robinet est allumé.
Voici donc un résumé des débits courants par équipement, de même que les diamètres intérieurs minimum à respecter des tubes les alimentant. A noter qu'il ne s'agit ici que des diamètres minimum, aussi, si vous souhaitez installer les équipements avec des alimentations ayant des diamètres supérieurs, ce n'en sera que mieux.

Formules mathématiques de base concernant les cercles.

Pourquoi les cercles ? Et bien....en plomberie, il est extrêmement rare d'avoir des tubes carrés ou triangulaires :-)

Le diamètre d'un cercle se calcule de la façon suivante : D = R x 2, où D = diamètre, R = rayon

Le périmètre d'un cercle se calcule de la façon suivante : P = 2 x Pi x R, où P = périmètre, Pi = 3.14 et R = rayon.

La surface d'un cercle se calcule de la façon suivante : S = Pi x R², où S = surface, Pi = 3.14, R² = rayon au carré

Le volume d'un cylindre se calcule de la façon suivante : V = Pi x R² x H, où V = volume, Pi = 3.14, R² = rayon au carré et H = hauteur

Conversion chauffe eau électrique instantané

Delta T (t2-t1) = la différence de température entre la température souhaitée et la température d'arrivée au chauffe eau.
Ex : Vous souhaitez une eau à 55° et avez une eau froide venant du compteur à 10 °.
Votre Delta T sera donc de 55-10 = 45 °

Réglementation sur les disconnecteurs

Depuis plusieurs années, l'installation d'un disconnecteur est OBLIGATOIRE. Je ne prends même pas le temps de rechercher l'article de loi, c'est tout simplement OBLIGATOIRE.

Qu'est-ce et à quoi sert le disconnecteur ?
Il s'agit d'un genre de vanne, équipée de deux clapets, avec une zone intermédiaire donnant vers une évacuation égout. D'un coté l'eau froide de votre réseau sanitaire, de l'autre l'eau de votre reseau de chauffage. En clair, ça permet de remplir l'installation de chauffage, mais ça empeche l'eau de chauffage de revenir dans le réseau sanitaire. Un simple robinet comme il existe dans de nombreuses installations ne suffit pas. Pas plus qu'il ne suffit pas un clapet anti-retour. Le robinet et le clapet peuvent être défaillants.
D'où l'OBLIGATION du disconnecteur.
Malheureusement, pour les particuliers, les entreprises ne le proposent pas car bien évidemment ça fait grimper le coût.
Sachez simplement que si vous avez un problème, vous devrez vous battre car vous n'êtes pas en règle.

Calculer la puissance nécéssaire pour acheter une chaudière

Il existe des calculs compliqués. Mais il existe aussi une formule plus simple.

Tout d'abord, calculer le cubage de chaque pièce à chauffer. Le cubage se calcule de la façon suivante : longueur de la pièce x par la largeur x par la hauteur.

Pour chaque résultat obtenu, multiplier la valeur par 47 (celà donne approximativement le nombre de watts nécessaires pour chauffer la pièce, pour une maison relativement isolée).

Additionner l'ensemble des valeurs.

Exemple :

salon = 70 m cube x 47 = 3290
cuisine = 40 m cude x 47 = 1880
3 chambres = 120 m cube x 47 = 5640
sdb = 20 m cube = 940

total = 11750 Watts

Faire le choix de la chaudière suivant la marque préférée et prendre celle qui propose une puissance juste en dessous de la valeur trouvée. Dans l'exemple ici, 10 Kw.

Pourquoi au dessous et non pas au dessus ?
Simplement parce qu'une chaudière, pour être optimale, se doit de "carburer" à plein et non pas à moitié. Une chaudière qui est trop puissante par rapport à un besoin s'encrasse à vitesse grand V car elle ne fonctionne jamais à plein régime.

Dimensionner les radiateurs

Afin de calculer la puissance nécessaire d'un radiateur pour que celui-ci chauffe correctement une pièce, vous devez procéder de la manière suivante :

A) Calculez le cubage de la pièce concernée. Le cubage se calcule ainsi : largeur de la pièce x longueur de la pièce x hauteur sous plafond.
Exemple : une pièce de 4 mètres de large sur 5 mètres de long et de 2.5 mètres de hauteur ( distance entre le sol et le plafond)
=> 4 x 5 x 2.5 = 50 m3 ( metres cube)

B) Prenez ensuite l'une des valeurs correspondante à votre zone climatique de résidence à l'aide de l'image au dessus.
Exemple : Vous êtes en zone 3 avec une isolation moyenne. Valeur = 47

C) Multipliez vos mètres cube trouvés en A par la valeur trouvée en B. Dans l'exemple actuel, 50 x 47 = 2350

Vous connaissez maintenant la puissance minimum que devra avoir votre radiateur, soit, pour cet exemple, 2350 watts.

Celà ne suffit pas.

Certes, vous pouvez acheter un radiateur de cette puissance, celà dit, vous ne serez pas satisfait.

Démonstration :

Vous vous chauffez avec une chaudière (gaz, fioul, granulés..peu importe).
La chaudière dispose d'une régulation.
Vous n'avez que des radiateurs ( pas de plancher chauffant).
Vous habitez dans un pays ou la température hivernale est de l'ordre de 5° ou moins ( plutôt moins).

En respectant strictement les calculs ci-dessus afin de dimensionner les radiateurs utiles pour chaque pièce, et souhaitant avoir une température intérieure d'environ 20 degrés ( minimum acceptable si on ne veut pas vivre avec 2 pulls chez soit) ,

Votre chaudière va consommer beaucoup car elle va devoir envoyer une eau supérieure à 60 ° pour que les radiateurs diffusent la chaleur souhaitée. Vous aurez donc une facture (fioul, gaz, ou autre) importante.

Vous devez donc multiplier par 3 (au moins), vos besoins de chauffage par pièce.
Dans l'exemple ci dessus, il est indiqué que 2350 W est nécessaire pour chauffer la pièce.
Vous installerez donc 3 x plus, soit 7000 watts en radiateurs basse température.
Votre chaudiere enverra une eau à environ 40°, vous aurez bien chaud, et votre facture de combustible sera considérablement allégée

Les calculs ci-dessus sont exacts.

Les installateurs (chauffagistes) proposent le minimum pour faire vos travaux.
(la piece fait tant de m3 donc il faut un radiateur de tant). Normal. Cela fait moins cher sur le devis.
Mais quant à ce que vous allez payer ensuite.......

A vous de voir.

Le chauffagiste veut travailler. Vous voulez le meilleur prix.

Une seule option. Vous prenez le moins cher, et vous n'êtes pas content.

Peut etre vaut-il mieux reflechir avant et gagner ensuite que de prendre de suite et se plaindre après

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