Les systèmes de chauffage au sol hydrauliques, de plus en plus populaires, ne fonctionnent pas correctement sans un dispositif de contrôle spécifique : une vanne thermostatique. Celle-ci permet de réguler la température du fluide caloporteur et d'ajuster le fonctionnement du plancher chauffant.
Dans cet article, nous examinerons en détail le rôle des robinets thermostatiques.
Nous vous expliquerons les différents types de vannes de mélange, leur conception et leurs principes de fonctionnement, ainsi que comment choisir le modèle adapté.
Objectif et champ d'application de la vanne thermostatique
Le mitigeur thermostatique est utilisé dans les systèmes de chauffage au sol avec circulation d'eau à l'intérieur..
La température de chauffe du fluide caloporteur des radiateurs classiques est bien supérieure à celle requise pour les planchers chauffants hydrauliques. Une surchauffe de la chape en béton aggrave le microclimat et risque d'endommager le revêtement de sol. Un mitigeur thermostatique pour chauffage au sol permet de résoudre ce problème. Il permet de créer un circuit indépendant à la température souhaitée. ou alimenter le chauffage au sol à partir du système de chauffage central.
Une vanne thermostatique peut résoudre les problèmes suivants :
- Inverser le sens du flux d'eau et mélanger l'eau chaude avec l'eau froide dans les proportions requises ;
- Obtenir un liquide à température constante en sortie.
Un robinet mélangeur n'est pas nécessaire si :
- la température du liquide de refroidissement est la même dans tous les circuits ;
- La source de chaleur est capable de fournir le degré de chauffage requis du fluide de refroidissement à la sortie.
Types et leur structure
Dans un robinet thermostatique installé sur un plancher chauffant, l'eau froide est mélangée à l'eau chaude provenant du tuyau de retour. Ce processus est continu tant que le chauffage est en marche.
Les mitigeurs thermostatiques pour chauffage au sol sont disponibles en : bidirectionnel et tridirectionnelElles diffèrent également par leur méthode de mélange et le sens d'écoulement.
Bidirectionnel
Une vanne thermostatique à deux voies est une version améliorée du modèle manuel. Elle peut être hydraulique, pneumatique ou électrique.
Sa conception est simple, mais elle permet une régulation automatique et efficace de la température du liquide de refroidissement. Le dispositif s'installe dans le système de chauffage à la place d'une vanne manuelle.
Principaux avantages :
- Réduction automatique du niveau de température du liquide ;
- Conception simple et prix bas ;
- Installation facile.
Défauts Elle peut être installée sur des tuyaux de petit diamètre. Si cette vanne est utilisée pour chauffer une grande pièce, le thermostat fonctionnera par intermittence. Une vanne à deux voies est plus souvent utilisée lorsque le chauffage au sol sert de chauffage d'appoint.
La vanne se compose d'un corps en laiton ou en bronze avec un ou deux sièges. Une vanne à double siège permet de couper complètement l'arrivée d'eau.
L'appareil est équipé d'une tête thermostatique graduée. La position de cette tête peut être réglée manuellement ou automatiquement. Les modèles manuels sont simples et peu coûteux. Les appareils plus modernes fonctionnent automatiquement.
Le fonctionnement de la vanne à deux voies est le suivant : le fluide frigorigène provenant du circuit de retour est réintroduit dans les canalisations au sol. Auparavant, un dispositif ouvrant le flux d'eau chaude est activé. Les deux flux se mélangent à l'intérieur du boîtier jusqu'à atteindre la température souhaitée, après quoi un capteur de température est déclenché et la vanne ferme automatiquement l'orifice contenant le fluide frigorigène chaud.
La vanne se compose d'un piston et d'un siège. Le piston peut être plat, en forme d'aiguille ou de tige. Il est positionné perpendiculairement au flux du fluide.
vanne à trois voies
Le principe de fonctionnement d'une vanne thermostatique à trois voies pour chauffage au sol est le suivant : l'eau refroidie provenant de la conduite de retour est mélangée à l'eau chaude provenant de la chaudière.
Cette vanne est conçue pour les systèmes de chauffage installés dans de grands espaces. Elle offre les mêmes avantages que les vannes à deux voies. On notera en particulier la facilité de réglage de la température de l'eau pour le chauffage au sol.
Cependant, cette vanne thermostatique présente aussi un inconvénient : lorsque le thermostat est déclenché, la vanne s’ouvre complètement, laissant passer le liquide de refroidissement chaud dans le circuit. Cela peut entraîner une surchauffe du système de chauffage, voire la rupture des canalisations. De plus, son débit est inférieur à celui d’une vanne à deux voies.
Les mitigeurs thermostatiques trois voies sont disponibles en laiton et en bronze. Ils sont équipés d'une tête thermique ou d'un thermostat et peuvent être actionnés par un actionneur électrique ou un servomoteur. Ils sont conçus comme une vanne à deux entrées et une sortie. À l'intérieur du corps se trouve une chambre de mélange contenant un thermostat et un panneau de commande numérique. Le mitigeur thermostatique est installé en amont du collecteur.
Principe de fonctionnement d'une vanne thermostatique à trois voies :
- L'eau chaude circule dans les tuyaux de droite et de devant - si son degré de chauffage répond aux paramètres requis ;
- Si la température du liquide augmente ou diminue, le thermostat se met en marche, il met la tige en mouvement, ce qui a pour conséquence de mélanger l'eau refroidie avec l'eau chaude ;
- Une fois la température réglée atteinte, l'ouverture frontale s'ouvre complètement.
Il est important de noter que lorsque l'appareil est en marche, la tension du circuit d'eau reste constante. Cela entraîne une variation uniforme de la température du liquide alimentant la conduite principale.
Par méthode de mélange
Les robinets mélangeurs pour chauffage au sol, selon la méthode de mélange, sont :
- Grâce à sa fonction thermostatique, il est possible d'atteindre et de maintenir la température souhaitée du fluide frigorigène, car l'appareil régule les deux débits (chaud et froid). Le thermostat intégré au robinet réagit à la température du liquide en ouvrant ou en fermant l'orifice de distribution du fluide frigorigène chaud ou froid. De plus, le mécanisme est conçu pour couper automatiquement l'arrivée d'eau chaude en cas d'indisponibilité d'eau froide.
- Les vannes thermostatiques sont équipées d'une tête thermostatique sensible avec un capteur de température déporté installé sur chaque conduite. La fonction de la vanne est de détecter la température de l'eau et d'envoyer une commande à l'actionneur.
Comment choisir
Un plancher chauffant hydronique est un système de chauffage moderne dont l'efficacité est assurée par divers dispositifs, notamment une vanne thermostatique.
Lors du choix d'un mélangeur, tenez compte de son débit. Il doit être capable de traiter l'eau fournie par le système de chauffage. Ces informations figurent dans la documentation technique de la chaudière.
Pour les tuyaux de plancher, on utilise le plus souvent des tubes de 26 mm. Le diamètre des raccords du robinet thermostatique doit correspondre à ces dimensions. Dans le cas contraire, il faudra installer un adaptateur, ce qui est déconseillé, car les joints seront soumis à une pression constante et devront être régulièrement contrôlés pour détecter d'éventuelles fuites.
De plus, l'équipement doit être sélectionné en fonction de la température du fluide frigorigène dans la conduite principale du plancher, de 55 à 35 degrés.
Que vous optiez pour un système manuel ou automatique, les systèmes automatiques simplifient l'utilisation du chauffage au sol, créent un climat intérieur confortable et permettent de réaliser des économies d'énergie, mais sont plus coûteux. Un appareil programmable vous permettra de régler la température en fonction de l'heure et du jour de la semaine.
Pour installer un plancher chauffant à eau dans une petite pièce, il n'est pas nécessaire d'acheter un équipement coûteux ; une simple vanne à deux voies suffira.
Lors de l'achat d'un appareil en magasin, vérifiez la présence d'un certificat, d'une garantie et des instructions du fabricant concernant l'installation et l'utilisation.
Schéma d'installation
Aujourd'hui, le chauffage au sol hydraulique est un système courant de chauffage domestique, et différents modèles sont utilisés pour son installation.
Système de chauffage au sol avec vanne à trois voies
L'installation d'un chauffage au sol avec une vanne thermostatique à trois voies convient aux systèmes de chauffage mixtes. Le chauffage peut alors combiner radiateur (température de l'eau à 80 °C) et chauffage au sol (la température du liquide ne doit pas dépasser 50 °C).
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La question se pose : comment refroidir l’eau de 80 à 50 degrés Celsius ? C’est précisément le rôle d’une vanne thermostatique à trois voies. Elle se fixe sur la conduite d’alimentation et une pompe de circulation est raccordée en aval.
Le processus de travail est le suivant :
- Le liquide de refroidissement usé est fourni par le tuyau de retour ;
- dans la chambre de mélange, il est mélangé avec le liquide chaud jusqu'à un niveau spécifié ;
- L'eau s'écoule ensuite dans les branches au sol.
L'inconvénient de cette méthode réside dans l'impossibilité de contrôler la quantité d'eaux usées ajoutées, ce qui peut entraîner une surchauffe ou une sous-chauffe du liquide de refroidissement dans la conduite principale. Ses avantages sont sa simplicité d'installation et le faible coût du matériel.
Il existe deux schémas d'installation pour un plancher chauffant à eau avec une vanne thermostatique à trois voies, qui diffèrent par le sens de circulation :
- En forme de T (symétrique) - le liquide de refroidissement chaud et froid est fourni par les côtés, l'eau se mélange au centre du corps de la vanne et sort au milieu.
- En forme de L ou asymétrique : le liquide chaud entre par le côté et le liquide froid par le bas. L’eau mélangée sort par le côté opposé au liquide chaud.
Ces deux vannes sont compactes et largement utilisées dans les planchers chauffants hydroniques.
Méthodes alternatives de raccordement du chauffage au sol
Il existe d'autres options pour raccorder les planchers chauffants à eau chaude :
- Lors de l'installation d'un chauffage au sol dans une pièce de moins de 10 mètres carrés, le réglage de la température peut se faire à l'aide d'une simple vanne. Pour augmenter la chaleur, dévissez la vanne ; pour la diminuer, vissez-la. L'inconvénient de cette méthode réside dans le réglage manuel. L'installation d'une vanne à deux voies permet un réglage automatique, comme avec une vanne à trois voies.
- Il est possible de raccorder un système de chauffage au sol hydraulique directement à la chaudière. Toutefois, un générateur de chaleur, des soupapes de sécurité et une pompe sont nécessaires. L'eau du ballon est acheminée vers le collecteur, puis vers les tuyaux du plancher chauffant, et après avoir contourné la conduite principale, elle retourne à la chaudière. La température de cette dernière doit être réglée à celle du fluide caloporteur.
Si un chauffage au sol est installé avec ce système, il est préférable d'opter pour une chaudière à condensation, car elle peut fonctionner à pleine capacité même à basse température. Une chaudière classique fonctionnant à basse température risque d'endommager l'échangeur de chaleur. En cas d'utilisation d'une chaudière à combustible solide, un échangeur tampon sera nécessaire pour réguler la température.
- Raccordement d'un chauffage au sol à une pompe de mélange : ce schéma concerne un système de chauffage combiné avec radiateurs et chauffage au sol. Dans la pompe de mélange, les eaux usées sont mélangées à l'eau chaude provenant du circuit de chauffage.
Toutes les pompes de mélange sont équipées d'une vanne d'équilibrage qui dose le liquide refroidi. Ceci garantit que l'eau sortant du système de chauffage atteigne la température exacte requise, optimisant ainsi son rendement.
Il existe différents modèles d'unités de mélange à pompe, équipées d'un système de dérivation comportant une vanne de dérivation, une vanne d'équilibrage ou des vannes à bille, situés aux extrémités de la pompe.
- Le raccordement d'un chauffage au sol à un radiateur nécessite un kit spécifique comprenant des limiteurs de température pour le fluide caloporteur et l'air, ainsi qu'une purge d'air. L'eau est directement acheminée des radiateurs haute température vers les tuyaux du plancher chauffant, où elle se refroidit à la température requise avant d'être renouvelée. Cependant, ce système peut engendrer des zones de surchauffe.
Lors de la planification de l'installation d'un chauffage au sol dans votre maison, il est important de prendre en compte tous les éléments de conception à l'avance. Le plus important est de réfléchir à la manière dont la température souhaitée du fluide caloporteur sera atteinte dans le système de chauffage. Bien qu'un mélangeur à pompe soit un appareil plus sophistiqué, il est plus coûteux et son installation n'est pas à la portée de tous.
Un robinet thermostatique est une excellente solution. Il est peu coûteux, facile à installer et régule parfaitement la température de l'eau.
