PAC air-eau sur radiateurs alu et points de fonctionnement circuit

Quelques données du projet :
Zone projet : Sud-Ouest ; zone climatique H2c ; Température de référence -5°C ; orientation bâtiment : plein Sud ;
Moyenne annuelle de la T° extérieure : 11.8°C ; altitude moyenne zone 40 m ; DJU corrigé 1905°C ; Ubat = 0.157
VMC double flux : modèle Ideo2 325 EcoWatt ou modèle Rodin 325 S&P Unelvent

* Déperditions totales de base = ∑ØT,i + ∑ØV,i
  = déperditions par transmission + déperdition par renouvellement d’air
    (pour toutes les pièce)
 
* Charge thermique totale pour le bâtiment
   = Déperditions totales de base + Puissance de relance
   = ∑Øi = ∑ØT,i + ∑ØV,i + ∑ØRH,i = 5630 W
     (calcul selon norme NBN EN 12831).

* Choix du chauffage principal : PAC air-eau Daikin Altherma 3, R32, Split
   Modèle EHBH08-D6V (Unité int, chauffage seul) + ERGA06DV (unité ext)

* Température de départ choisie 45°C. DeltaT pris pour les calculs : 5 K
   (en accord avec la zone d’efficacité de la PAC)

* Choix des émetteurs de chaleur : radiateurs en fonte d'aluminium de marque Global
   Modèles VIP-VOX 600 et 700 et modèle OSCAR 1440

Ci-joint le schéma de mon projet chauffage (encore à l'étude).
Je prévois par exemple d'ajouter une vanne d’équilibrage sur chaque branche radiateur (sur les retours).

Choix et critères de départ :
* 80% ×Dép≤ Puissance_PAC ≤ 100%×Dép  (Dep = Déperdition + puissance relance en fait)
* Puissance_PAC + Appoint = 120%×Dép
* Puissance Appoint = (1.2×Dép - Puissance_PAC) = 1200W   
* Seuil du COP ≥ 3.3 pour le point d’essai 7/35 °C et COP ≥ 2 pour le point -7/35°C

* Données constructeur pour la Daikin Altherma 3 (Unité intérieure)  :
   Au point d'essai 7/45°C   : P calorifique = 6.01 kW  ; COP = 4.85
   Au point d'essai -7/45°C  : P calorifique = 6.40 kW  ; COP = 2.32
   En partant des puissances et COP certifiés (certification Keymark ou Eurovent), on peut déduire par interpolation
   linéaire le COP et la puissance absorbée de la PAC pour tout autre point d'essai et donc à pleine charge
   (méthode Th-BCE)

* Ballon tampon 2 piquages de 20-25L monté en série sur le départ de la PAC : allonge le temps de réponse de la
   régulation et fait chuter la température de départ radiateurs, mais forunit le volume minimal nécessaire à la PAC
   (12L), évite les cycles courts lors de la fermetures des robinets thermostatiques et position en sortie PAC
   imposée    si ballon munie d'une résistance de chauffage (l'option résistance de chauffage 3KW max est prévue
   seulement sur la PAC).

* Deux zones de chauffages. Régulation deux zones sur loi d'eau Température ext et thermostat d'ambiance.
   Je ne  sais pas encore comment je vais gérer et associer les boucles de régulation sur le ballon tampon, sur le
   départ de la PAC et après les circulateurs de chaque boucle.
 
* Mix entre solution hydro-câblée et bitube afin de réduire le coût (sans bouteille casse pression, sans ballon 4
   piquages... ). Petite installation et pertes de charge faibles au regard des longueurs. Je prévois d'utiliser des
   tubes PER. Diametres circuit amont en DN25 26x32, diamètre liaisons collecteurs en DN20 20x25, diamètre
   sorties collecteurs en DN 20 (circuit bitube) et terminaisons radiateurs DN 10 12x16 (à voir).

Bonsoir,
Un zoom du schéma et quelques explications avant d'en venir à ma première interrogation :


En vert les débits dans chaque branche et en bleu les longueurs de conduites







En résumé, pour chaque pièce je compense les déperditions par la puissance d'un radiateur en prenant une majoration afin de tenir compte de intermittence du chauffage (réduction de la température pendant la nuit). Pour la puissance donnée, la relation
Qv= P/(1.163 x DeltaT) me donne le débit requis dans le radiateur qui a un diamètre d'entrée de 1". Le débit sera le même dans la conduite d'alimentation du radiateur (DN10) et la vitesse y sera plus grande que dans le radiateur.
La somme des débits me donne le diamètre en amont (sortie et retour collecteurs).

Résultats des calculs radiateurs


Jusqu'ici ça va mais tout ceci est purement théorique. Je me demande ce que donne la pratique et si un tel écart de température (5 K) peut être respecté. Est-ce qu'il n'y aura pas plus de pertes thermiques qu'attendues dans mes radiateurs en fonte alu? Rester dans la zone d'efficacité idéale pour la PAC avec un DeltaT de 5 K est t-il primordial ou faut-il plutôt opter pour un compromis quitte à passer sur un DeltaT plus grand 7 K. Je voudrais éviter de fonctionner en moyenne température avec une température de départ PAC de 55°C.
Par ailleurs quelle chute de température observez-vous habituellement sur un ballon tampon série de 20 à 50 L sans résistance de chauffage (par le seul phénomène de stratification) ?
 
La dernière fois que j'ai dimensionné des radiateurs j'étais sur des température de départ entre 60 et 75°C. avec 5 K comme vous le voyez on obtient des tailles de radiateur importantes. Cela ne me dérange pas et j'ai choisi des modèles assez design. Au passage si quelqu'un peut m'indiquer où acheter moins cher ces modèles de radiateurs je suis intéressé
 

Bonjour,
C'est rare de voir une question aussi bien potassée avant, comme tu l'as fait. Bravo.
Je suis malheureusement limité en compétence sur le dimensionnement radiateurs, mais juste 2 petites remarques.
Perso, j'aurai mis le ballon tampon sur le retour, au lieu de le mettre sur l'allée. Cela permet d'envoyer l'eau la plus chaude possible vers les radiateurs. Cela limitera les pertes de température entre la sortie de la PAC et les entrées des radiateurs. Alors que si tu passes par le ballon tampon avant, il y a un risque de dilution par stratification.

Citation:

Est-ce qu'il n'y aura pas plus de pertes thermiques qu'attendues dans mes radiateurs en fonte alu?

ce n'est pas vraiment de la perte puisque c'est de l'énergie thermique que tu auras besoin (car si circulation d'eau donc ça signifie une demande d'augmentation température de la pièce par le thermostats).
Je ne sais pas pour les Daikin , mais les Hitachi par exemple ont un circulateur variable intégré et dont la vitesse peut être contrôlé de telle sorte à fixer le delta de température. Donc la majorité du temps, tu seras avec un delta de température faible. Seuls les jours de très grands froids fera peut être monter ce delta (car le circulateur plafonnera à 100 %).

Bonsoir loupium,
Merci de ton intérêt pour ce sujet.

Pour te répondre il est vrai que j'ai longtemps hésité pour le positionnement du ballon tampon. Il est vrai aussi qu'un ballon sur le retour de la PAC fournit une température plus stable et propice à la régulation de température.
Je devrai donc veiller à avoir la fluctuation de températures la plus faible possible sur le retour PAC et un bon équilibrage de mes circuits. En fait rien n'est figé et je peux repenser mon schéma bien sûr à la lumière de vos commentaires.
C'est justement pour cela que j'aimerais connaître les pertes attendues dans un tel  ballon tampon. Quelle chute de température observez-vous habituellement sur un ballon tampon série de 20 à 50 L sans résistance de chauffage (par le seul phénomène de stratification) ? Je suis conscient que le ballon placé en sortie de la PAC fait chuter ma température de départ et ce sera l'objet d'un question ultérieure sur le positionnement de ma sonde de départ chauffage. Cela dit j'ai préféré avoir un retour PAC le plus proche possible de ce qui se passe dans les radiateur et donc sans passage dans le ballon tampon et par ailleurs j'ai préféré utiliser l'eau immédiatement présente dans le ballon tampon lors des phases dégivrages (par inversion de cycle pour cette PAC) et sans altérer donc la température de départ après le ballon (ou alors avec une assez grande inertie et une stratification qui permet de toujours avoir l'eau chaude au départ des radiateurs).
Enfin avec le temps si je choisis de rajouter une résistance dans mon ballon tampon, cela n'affectera pas la température de retour de la PAC. Si besoin d'un chauffage du ballon je serai obligé de déplacer ce dernier car un retour trop chaud de l'eau nuira au fonctionnement de la PAC et de la régulaton. C'est aussi pour cela que j'ai évité les ballon 4 piquages afin d'éviter tout mélange entre fluide de départ et de retour.

Pour détailler un peu plus ma question n°1...
Jusqu'ici j'arrive à m'en sortir pour les calculs, mais tout ceci est purement théorique. Je me demande ce que donne la pratique et si un faible écart de température (5 K) peut être respecté ou approchées. Est-ce qu'il n'y aura pas plus de pertes thermiques qu'attendues dans mes radiateurs en fonte alu? Quelle est la méthode pratique ... Rester dans la zone d'efficacité idéale pour la PAC avec un DeltaT de 5 K ou faut-il plutôt opter pour un compromis quitte à passer sur un DeltaT plus grand de quelques Kevins (7 à 8 K). Comme indiqué plus haut on peut extrapoler le COP et la puissance absorbée à partir des deux points d'essais certifiés généralement données. A savoir que je voudrais éviter de fonctionner en moyenne température en prenant une température de départ PAC de 55°C.

Autre chose : les vitesse dans les conduites de chauffage s'échelonnent généralement entre 0.3 ms/ et 0.8 m/s selon les diamètres pour éviter les bruits (en maison individuelle). Je calcule des vitesses allant de 0.02 à 0.06 m/s suivant le radiateur considéré (diamètres d'entrée radiateurs = 1 pouce), ce qui correspond à des vitesses dans les conduites amont DN10 allant de 0.10 à 0.28 m/s (V1 = V2 * (D2/D1)^2).
Je me pose la question de savoir si une vitesse aussi faible ne favorisera pas un embouage trop fréquent de l'installation. Y a t-il des problèmes à travailler avec des vitesses d'eau faibles dans les conduites. Votre expérience sera la bienvenue.

Avec 5 K comme vous le voyez on obtient des tailles de radiateur importantes. Cela ne me dérange pas et j'ai choisi des modèles assez design en conséquence. Au passage si quelqu'un peut m'indiquer où acheter moins cher ces modèles de radiateurs je suis intéressé.

Cordialement

je comprends ce choix du ballon tampon en sortie de PAC pour limiter la baisse de température durant le dégivrage. Maintenant, tu te trouves dans une région plutôt favorable en température. L'activation du dégivrage par conséquence doit être assez rare et elle dure cinq minutes toutes les heures dans le pire des cas. Donc on peut se poser la question si ça vaut vraiment le coup de pénaliser installation d'un ou deux degrés 99 % du temps pour ça ? je ne sais pas quels sont les pertes exactes d'un ballon tampon de cette taille, c'est probablement son isolation et c'est longueur de tuyaux qui font la différence. La taille de ce ballon ne procura qu'un déphasage.

Les ballon 4 piquages branchés en mode cassent pression sont effectivement a évités à cause de la dilution.
Par contre, c'est ballon ont l'avantage de pouvoir garantir un débit important de fonctionnement pour la PAC, et qui peut être différent du réseau de distribution.
Normalement, votre soupape de pression différentielle devrait aussi jouer ce rôle, mais je n'ai pas d'expérience là-dessus.
En effet, le delta de température dépend à la fois la puissance générer un instant t de la PAC mais aussi du débit qui la traverse.

Je ne sais pas si une vitesse aussi faible favorisera un embouage mais en tout cas ça réduit l'usure (électrolyse et autres) qui elle-même réduira la production de particules dans le réseau.

Et je ne vois pas l'intérêt d'une résistance chauffante dans le ballon tampon, car les PAC ont déjà des résistances chauffante intégrées si besoin.

Bonjour,

Merci loupium. Oui en effet je n'ai pas prévu pas de résistance sur le ballon car déjà présente sur la PAC avec la commande de cet appoint. De plus c'est une dépense énergétique supplémentaire. Je prendrai simplement un modèle avec l'option si j'ai le choix : juste au cas où je décide de déconnecter la résistance sur la PAC au profit de celle du ballon.
Je suis passé un peu vite aussi sur les détails importants comme l'isolation nécessaire du ballon tampon, celle des canalisations et l'utilisation des conduites de type BAO.... Cela va sans dire.
Si quelqu'un à un ballon monté en série, je me cherche à connaître les pertes de chaleur typiques d'un ballon tampon ou bouteille de mélange isolé du commerce (modèles BMM2PS000025F3, BMEL25SKE par exemple ou semblable...)
Je pense qu'avec un si faible volume la chute de température est négligeable dans le ballon mais j'aimerais le vérifier car c'est un détail important pour la suite.

Oui vous avez partiellement raison pour les températures plutôt douces dans le Sud. Mais attention, les cycles de dégivrages sont automatiques dès que température extérieur atteint 6°C ce qui est bien au dessus de la température de référence des zones Nord ou Sud. Ne pas oublier que le fluide frigorigène se trouve à 7°C en dessous de la température ambiante et que la forte humidité de l'air augment les risques d'apparition de givre dès +2 à +6°C. Ces températures sont courantes en hivers même dans le Sud.
Pour la PAC Altherma 3 c'est le capteur de température de l'unité extérieure qui commande le dégivrage de façon automatique. Il y à un mode forcé (dégivrage manuel) mais je ne vois pas mention d'une action possible sur le seuil pour le dégivrage automatique. cela dit il ne vaut mieux pas modifier ce réglage et laisser cela à la PAC qui contrôle la température et l'humidité j'imagine avant de lancer un cycle.

Effectivement, la PAC compare la température de l'évaporateur avec la température extérieure, et si cette différence de température augmente anormalement, alors elle enclenche le dégivrage.
je suppose aussi que c'est négligeable vu la taille du ballon. je ne peux guère t'aider plus que ça.

Merci loupium pour tes remarques très intéressantes. Je tâtonne mais j'avance chaque jour.
Si quelqu'un ayant des radiateurs du même type (en fonte alu) peut me confirmer que sa PAC arrive à maintenir un deltaT entre 5 et 7K entre le départ et le retour (peu importe le régime 45°C ou 55°C), ce sera déjà beaucoup.

Bonjour je reviens sur la question initiale des radiateurs versus le plancher. Honnêtement je ne comprends pas pourquoi sur un projet neuf vous voulez utiliser des radiateurs en fonte par rapport à un plancher chauffant. Il y a deux inconvénients majeurs :
1) la surface d'échange des radiateurs en fonte est moindre que celle d'un plancher chauffant (et surtout moins efficace car moins bien répartie), donc votre T°C de départ de l'eau est bcp plus élevée : vous citez 45°C et même des premiers calculs à 65°C. C'est très / trop chaud pour votre PAC. Sur un plancher chauffant vous etes à 38°C max, et donc votre COP est bien meilleur, donc votre consommation électrique aussi.
2) d'autre part, pourquoi avoir des radiateurs muraux disgracieux qui réduisent les possibilités d'aménagement par rapport à des surfaces murales complètement libres ?

Reste à comparer le cout, mais là encore, je ne suis pas sur que vous y gagnez avec des radiateurs car il faudra tout de même tirer le réseau d'eau des radiateurs et les acheter.

Bref, vos calculs sont sans doute très justes, mais la question de base est pourquoi faire ce montage avec des radiateurs en fonte sur un projet neuf. Vous devez être une exception dans ce cas avec des radiateurs fonte sur un projet neuf.

Bon projet

PS : et si vos calculs ne sont pas bons, à l'utilisation à part réhausser la température de départ déja haute de votre PAC, vous n'aurez pas d'alternative et votre facture électrique va exploser et vous risquez de perdre bcp de l'intérêt d'avoir une PAC. A réfléchir, mais je suis intéressé par connaître la raison de votre choix.

Bonjour
Concernant le delta T 5 dans les fontes alu ce n'est pas une bonne idée. Techniquement ça fonctionnerait très bien MAIS on est sur du fonte ALU. Donc radiateur avec un poids plume, pas d'inertie donc très sensible au bruit de circulation
Le problème est qu'à delta T 5 le débit est plus important qu'à delta 7 ou 10. Or un débit important sur des radiateurs légers en poids cela fait du bruit de circulation d'eau (due à la vitesse)
À delta T5 par kw il faut 2.88L/min ou 173L/h
Donc pour ma part, découplage hydraulique.
Pac à delta T5 parfait. Radiateurs fonte alu à delta T 10 (pour reduire là vitesse)
Intérêt: moins de bruit, défaut débit limité entre la pac et la bouteille, pas de soupape différentielle. Tuyauteries plus petites sur les radiateurs donc moins chères.
Inconvénient: un circulateur secondaire en plus

Bonjour,
Je vais ré-étudier la question du plancher chauffant devant autant d'arguments et refaire des devis.
Cela dit pour les vitesse dans mon circuit je trouve justement qu'elles sont très faibles et en dessous de la fourchette habituelle "0.3 à 0.8m/s" que l'on trouve en maison individuelle. Vous dites que j'aurai des phénomènes de bruit avec? Je me suis plus posé la question sur les problème d'enbouage justement avec des vitesses aussi faibles (voir schéma plus haut). 
 
Côté prix j'étais lors de mon étude à 234 € TTC pour un radiateur Global VIP 700 12 éléments (162 W/éléments) et à 213 € pour un modèle VIP 600 (143 W/élément). Multiplié par 12 cela ferait 2810 € au plus.
Prix de la PAC (module int + module ext) environ 3790 €. J'en serait à env 7000€ hors main d'oeuvre. Je poserai moi même mes radiateurs et mes conduites sous chappe et mon chauffagiste habituel fera le reste. Malheureusement il ne pose pas de plancher chauffant et c'est fort dommage car il ne me fait pas un prix public.
J'ai choisi de décorréler les postes chauffage et ECS et j'ai opté pour un chauffe eau thermodynamique de type (au choix) :
CETI Atlantic : modèle « Calypso connecté » 200L VS (version socle) à env 1700 €
CETI Thermor : modèle « Aeromax 5 » 200L sur socle VS (version socle) à env 1900 €

Pour comparaison mon maître d'oeuvre m'avait proposé il y a un an une PAC de 20 kW (incluant l'ECS donc) avec plancher chauffant, le tout pour 15000 € hors main d'oeuvre. Je fournis les plans de ma maison et il travaille plutôt bien. Mais sans connaître les déperditions d'un bâtiment j'ai demandé à réfléchir. Après le covid est passé par là. Cela explique le temps que j'ai eu pour faire une étude. De toute façon le maître d'oeuvre n'a pas prévu de faire le dimensionnement adapté à mon projet alors j'ai fait moi même. Il n'est pas contre une autre solution apportée. Sont tarifs est 9% du coût du projet ce qui est intéressant.

Je suis au fait des gros avantages des planchers chauffants. Mais maintenant que le plus dure est fait il serait dommage de ne pas aller au bout et ne pas confronter les deux solutions et leur coût. D'après les infos que j'ai, le plancher chauffant demeure plus cher que la solution radiateurs. Je compte faire d'autres devis pour comparer les deux.
Je ne trouve pas ces modèles de radiateur disgracieux et la place je l'ai économisé avec l'ITE. Avec un Ubat de 0.157 , une très bonne VMC et 5 kW de déperditions (et ce sans les apports gratuits car maison plein sud), j'ai estimé ne pas avoir besoin d'un plancher plus agréable, plus esthétique, mais plus cher et surdimensionné.  

Pouvez-vous me dire le prix que vous avez eu pour votre PAC+plancher hors main d'oeuvre et si votre PAC gère également l'ECS ?

Bonjour
Je veux bien vous donner le prix de ma PAC, (le plancher chauffant c'est plus dur car il faut que je me replonge dans le CCMI signé), mais cela ne sera pas comparable avec votre projet. J'ai un PAC géothermique avec un forage verticale de 200m alimentant un plancher chauffant sur 220m2 - 3 zones, pour un climat de montagne à 1000m d'altitude en haute savoie. Elle fait aussi l'ECS et je consomme 3800 kWH électrique par an pour le chauffage afin de maintenir le chalet entre 20 et 21°C tout l'hiver.

Bonjour,
A lire un dossier aussi touffu, je me sens comme ignorant.
Toutefois, je crois avoir compris que vos calculs se base sur deltaT de 5K. Si je ne me trompe pas ce modèle de PAC a une valeur fixe de deltaT lorsque les émétteurs sont des radiateurs (bon est-ce qu'il parle de la même chose dans la doc?)
Mon modèle de PAC a un delta Fixe de 8°





la votre 10°  :






Si il s'agit bien de la même mesure, il faut reprendre vos calculs.

Autre chose :
Je crois comprendre que vous aurez deux lignes de radiateurs. Ce modèle de PAC permet d'avoir un kit bi-zone (zone principal-zone secondaire). Or même sans avoir tout compris à vos schémas et calculs, je pense (mais je peux me tromper) que vous devriez revoir votre distribution qui n'intègre pas ce kit.



Mais bon, peut-être je raconte des c___eries, et que j'ai mélangé le schmilblick

Perso en auto construction et en gros hors main d'oeuvre :

Bonsoir,
Merci pour vos commentaires.
Un big up à toi Sitro : c'est trop Top merci ! Grâce à ta remarque j'ai cherché une autre doc et j'ai trouvé une info capitale et plus explicite sur le fonctionnement de la PAC KDaikin Altherma 3.

Je suis donc sur un delta T fixe de 10 K pour le mode radiateur. Ho ho, ça change tout là en effet !  Bon, Excel s'est chargé de recalculer en 2 clics. La taille de certains radiateurs augmente de 2 éléments mais rien d'affolant.

Pour le kit bi-zone c'est justement pour éviter l'utilisation d'un kit hors de prix que j'ai choisi la solution mitxe hydro-câblé/bitube et pouvoir commander deux vannes 2 voies indépendamment. Sur la doc de la PAC j'ai vu que l'ajout de thermostat avec fil pouvait permettre de commander des vannes supplémentaires indépendamment (ci-dessous)
En fait sur mon schéma les deux circulateurs sont de trop car celui de la PAC devrait suffire en principe. Encore  bravo Sitro