Schéma de chauffage à partir d'une chaudière à gaz dans une maison à deux étages : aperçu et comparaison des meilleurs schémas de chauffage

Vous construisez une nouvelle maison ou rénovez une ancienne, et vous en êtes au système de chauffage ? Vous ne savez pas quel type de distribution choisir ? Un schéma de chauffage correctement conçu à partir d'une chaudière à gaz dans une maison à deux étages est la garantie non seulement de chaleur et de confort en hiver, mais aussi d'un fonctionnement ininterrompu de l'équipement.

Un projet de chauffage bien conçu prend en compte de nombreux facteurs – du climat et des capacités financières à la nécessité d'un réglage précis et des questions esthétiques. Dans cet article, nous examinerons en détail tous les types possibles de systèmes de chauffage, présenterons et comparerons des schémas prêts à l'emploi avec l'ensemble de paramètres le plus réussi pour différents cas, et indiquerons également les possibilités de leur modification.

Types de systèmes de chauffage au gaz privés

Il existe de nombreux paramètres qui déterminent le type de système de chauffage. Choisir une chaudière à gaz comme générateur de chaleur principal n'est que la première étape. On peut aménager le circuit de chauffage en reliant tous les appareils avec un seul tuyau, ou en réalisant des conduites distinctes d'alimentation et de retour.

De plus, la structure du système dépend des appareils de chauffage utilisés, du type de vase d'expansion, de l'agencement et de la superficie de la maison. En outre, on peut diviser le système en plusieurs circuits distincts et prévoir la possibilité d'une circulation naturelle en cas de coupure de courant, et bien d'autres choses.

Une chaufferie bien conçue et installée est la garantie d'une température confortable dans la maison pendant la période de chauffage et d'un fonctionnement ininterrompu de l'équipement.

Nous examinerons plus en détail toutes les possibilités, avantages et inconvénients de chaque type de système ci-dessous.

Schémas de raccordement monotube et bitube

Dans le cadre de ces deux types, on peut distinguer 5 schémas de raccordement principaux.

Examinons-les par ordre croissant de complexité de construction et de coût :

1. Monotube simple.
2. Monotube « Leningradka ».
3. Bitube en impasse.
4. « Boucle de Tichelmann ».
5. Schéma collecteur, ou schéma radial.

Le schéma le plus simple de connexion des radiateurs, le schéma monotube, implique que le fluide caloporteur n'atteint le deuxième radiateur qu'après avoir traversé le premier, et ainsi de suite. Un plancher chauffant peut également être inclus dans un tel système – il est raccordé en dernier, depuis le retour du radiateur le plus éloigné.

Cette option permet de réaliser des économies maximales sur les tuyaux, les raccords et les vannes d'arrêt, et garantit également le passage du caloporteur à travers tous les radiateurs.

Un schéma monotube simple peut non seulement être conçu et calculé, mais aussi installé soi-même. De plus, il est aisé de l'équiper pour une circulation naturelle.

Cependant, un tel système présente un inconvénient sérieux : la température diminue sensiblement avec chaque radiateur, et il est impossible de la réguler. Si l'on limite la température de départ du premier radiateur avec un robinet thermostatique, la température de tous les radiateurs diminue proportionnellement – seule l'augmentation du nombre de sections des derniers radiateurs vient partiellement en aide.

Mais dans les maisons à deux étages, en général, la surface est importante et les systèmes sont trop longs pour qu'un tel schéma fonctionne efficacement. En raison de l'impossibilité de réglage, le système monotube simple n'est quasiment pas utilisé.

Le schéma monotube amélioré, appelé «Leningradka», prévoit un bypass sur chaque radiateur. Ainsi, une partie du fluide caloporteur passe à côté du radiateur, et un mélange plus chaud atteint le suivant.

En installant des vannes de réglage et d'arrêt sur le départ, le retour et le bypass de chaque radiateur, on peut réguler la température dans les différentes pièces.

Si l'on ajoute des robinets et des thermostats au schéma, on obtient un système intermédiaire en termes de prix et de fonctionnalité entre le simple monotube et le bitube – une solution assez populaire.

Le système bitube implique la séparation du départ et du retour en deux tuyaux distincts raccordés à chaque radiateur. Il faudra beaucoup plus de matériaux, mais le caloporteur chaud ne se mélangera pas avec le retour, et chauffera donc efficacement un nombre bien plus grand de radiateurs.

Les branches en impasse sont pratiques à poser là où il n'est pas possible de boucler la pièce avec des tuyaux, par exemple à cause d'une porte-fenêtre. La direction des flux dans le départ et le retour est alors opposée, et il y a donc un risque que l'eau emprunte le chemin de moindre résistance et boucle le circuit de circulation dès le premier radiateur, sans jamais atteindre les autres.

Le problème est résolu en utilisant des vannes d'équilibrage ainsi que des tuyaux de section plus petite pour le raccordement au radiateur que pour les conduites principales.

On peut combiner différents schémas : ici, au sous-sol, des branches en impasse sont installées, au premier étage une boucle de Tichelmann, et au deuxième un raccordement collecteur.

La boucle de Tichelmann est la solution la plus avantageuse et la plus populaire en termes de rapport coût-efficacité. Sa particularité est que le sens d'écoulement dans l'alimentation et le retour est parallèle ; ainsi, quel que soit le radiateur que traverse le fluide caloporteur, la longueur du circuit de circulation est la même, et il n'existe pas de chemin de moindre résistance. En conséquence, tous les radiateurs chauffent uniformément, mais chacun peut être réglé individuellement ou complètement arrêté sans nuire au fonctionnement du système.

Le schéma collecteur implique la présence de deux collecteurs, un pour l'alimentation et un pour le retour, à partir desquels des paires de tuyaux sont rayonnées vers chaque appareil de chauffage. Pour une efficacité optimale, le collecteur est placé de manière à ce que la distance entre lui et chaque appareil de chauffage soit à peu près égale. En général, un collecteur séparé est installé à chaque étage.

Seul un tel système fournit un fluide caloporteur à la même température à chaque radiateur, et c'est le plus facile à gérer, permettant de modifier la puissance de chauffage de points spécifiques.

Le principal inconvénient du schéma de raccordement en étoile est la nécessité d'un grand nombre de tuyaux, ce qui non seulement augmente le coût, mais complique également l'installation. D'autre part, la tuyauterie de ces systèmes est entièrement dissimulée, ce qui est esthétique.

Un autre point important : le système à collecteur, contrairement à tous les précédents, ne peut pas être gravitationnel. Cela signifie que même avec une chaudière indépendante du réseau électrique, le chauffage s'arrêtera dès que l'électricité sera coupée et que la pompe s'arrêtera.

Pour configurer un système en étoile, il n'est pas nécessaire de s'approcher de chaque appareil : tous les robinets sont rassemblés dans l'armoire de collecteur ; il suffit de les étiqueter précisément lors du raccordement.

Dans les maisons à deux étages, on utilise souvent différents schémas de distribution de chauffage pour différentes pièces, en fonction de leur plan, de leur superficie et des appareils de chauffage utilisés.

Dans une maison à deux étages, les projets monotubes, avec un seul tuyau d'alimentation, sont pratiquement inutilisés, car les derniers radiateurs du circuit fonctionnent de manière extrêmement inefficace. Selon la superficie de la maison, des circuits séparés correspondent à chaque étage, à plusieurs étages, voire à chaque pièce.

Il est également courant de séparer le circuit des radiateurs du plancher chauffant, en raison de la nécessité de pressions et de températures de fonctionnement différentes.

La division de l'alimentation de la chaudière en différents circuits peut se faire via un séparateur hydraulique, un collecteur, ou une combinaison des deux. Le premier fournit des flux de pression et de température différents pour différents systèmes, tandis que le second est efficace pour les circuits avec des appareils similaires, par exemple le raccordement en étoile des radiateurs.

Systèmes ouverts et fermés

Ce paramètre indique s'il y a un contact du fluide caloporteur avec l'air, et est déterminé par le type de vase d'expansion.

Le vase d'expansion compense l'augmentation du volume du liquide lors du chauffage, empêchant ainsi une hausse de pression dans le système. Le vase de type ouvert comporte une ouverture en haut et fonctionne simplement grâce à une réserve de volume, se remplissant à différents niveaux. Pour éviter que l'eau ne déborde par le principe des vases communicants, ce vase doit être installé au point le plus haut du système. Dans une maison à deux étages, il s'agit généralement du sommet de la colonne d'alimentation.

Les inconvénients d'un tel système sont nombreux. Le caloporteur est en contact avec l'air libre, donc il s'évapore et s'enrichit en oxygène. Par conséquent, il est interdit de remplir un tel système avec de l'antigel, il faudra régulièrement ajouter de l'eau, et l'excès d'air provoque constamment de la corrosion et des poches d'air. De plus, lorsqu'il est installé dans les combles, le vase nécessite une isolation minutieuse, et dans une pièce du deuxième étage, il est difficile à dissimuler.

Dans les chaudières à gaz modernes, le vase d'expansion de type fermé peut déjà être intégré – cela permet d'économiser de l'espace et facilite le raccordement.

Le vase d'expansion fermé est étanche, composé de deux chambres séparées par une membrane. Il fonctionne grâce à la capacité de compression de l'air : lorsque le système est chaud, l'eau occupe la majeure partie du vase, la pression dans la chambre d'air augmente. En refroidissant, c'est cette pression qui repousse l'eau dans le système.

Un tel vase d'expansion peut être installé à n'importe quel point du système, le plus souvent sur la conduite de retour, avant la pompe. Le système avec un vase fermé est totalement étanche, il peut même être rempli avec une solution toxique d'éthylène glycol. Même l'eau ordinaire, dans ces conditions, se purifie progressivement des impuretés et des gaz dissous, devenant un caloporteur presque idéal.

Selon le type d'appareils de chauffage

Dans un seul système de chauffage, différents appareils peuvent être inclus : radiateurs, plancher chauffant, convecteurs et autres. Ils peuvent être combinés même dans le cadre d'un schéma monotube le plus simple, mais avec un type de circulation par gravité, il est préférable d'utiliser des radiateurs ordinaires.

Tous les appareils de chauffage encastrés dans le sol sont généralement appelés convecteurs. Dans ceux-ci, le transfert de chaleur se fait par circulation de l'air dans les cavités de l'appareil.

Le plancher chauffant est non seulement agréable et confortable, mais aussi économique, car l'air chaud remplit la partie inférieure et habitable de la pièce, et refroidit sous le plafond. Cette solution est particulièrement indispensable s'il y a un enfant dans la maison. On les installe également souvent dans la salle de bain et la cuisine.

Les systèmes composés uniquement de planchers chauffants ne peuvent être installés que dans des bâtiments bien isolés et dans un climat tempéré, sinon, en cas de gel, soit la maison sera fraîche, soit il sera impossible de marcher sur un sol brûlant. En règle générale, dans un même schéma, on combine les planchers chauffants avec un petit nombre de radiateurs – c'est à la fois esthétique, économique et pratique.

Les radiateurs sont les plus populaires pour une bonne raison : ils fonctionnent à la fois par rayonnement de chaleur depuis leur surface extérieure, réchauffant l'air et les objets devant eux, et par convection, en laissant passer les flux d'air à travers les ailettes.

L'efficacité de fonctionnement du radiateur dépend du raccordement des tuyaux d'alimentation et de retour, et donc de la répartition des flux de fluide caloporteur dans les sections.

Le principal inconvénient des radiateurs traditionnels est la difficulté de les installer sans nuire à la décoration intérieure, car tout écran de masquage réduit leur efficacité.

Selon le type de circulation du fluide caloporteur

L'eau ou l'antigel dans le système sont le plus souvent déplacés par une pompe de circulation : celle-ci crée la pression nécessaire, assurant un chauffage rapide, efficace et uniforme. Cependant, la présence d'une pompe rend tout système dépendant de l'électricité – c'est-à-dire qu'en cas de coupure de courant, le chauffage s'arrête également.

Une alternative est les systèmes gravitaires. Ils sont conçus de manière à ce que le fluide caloporteur circule grâce à l'augmentation de densité lors du refroidissement, ainsi que sous l'effet de la gravité – grâce à la pente de tous les tuyaux du circuit.

Les colonnes montantes de chauffage (4) et de retour (5) doivent avoir un diamètre inférieur à celui des conduites principales (3 et 6), et le vase d'expansion (7) est installé soit au début de l'alimentation (2), soit avant la chaudière (1).

Un tel schéma de chauffage pour une maison individuelle de deux étages avec une chaudière à gaz non dépendante de l'électricité fonctionnera même si l'électricité n'est pas du tout connectée, mais la vitesse de circulation, et donc l'efficacité, seront considérablement réduites. De plus, un flux lent laisse beaucoup plus de dépôts sur les parois du système.

Il est intéressant de noter la capacité d'auto-régulation des systèmes à circulation naturelle : plus il fait froid dans la maison, plus le fluide caloporteur refroidit rapidement dans les radiateurs, la différence de température entre l'alimentation et le retour augmente, et donc la vitesse du flux et l'efficacité du chauffage augmentent.

Si les coupures de courant régulières sont une dure réalité et que la maison est petite, la meilleure solution est un système à circulation mixte. Son plan doit être conçu comme pour un système gravitaire – avec des pentes de tuyaux, une chaudière au point le plus bas, etc.

Pour l'installation de la pompe de circulation, on prévoit une « poche » spéciale – un bypass devant la chaudière, le changement du type de circulation se fait à l'aide de vannes.

On peut également installer un plancher chauffant dans un tel système, mais il ne fonctionnera que lorsque la pompe est en marche.

Distribution horizontale et verticale

Dans une maison à deux étages, on ne peut pas se contenter uniquement de tuyaux horizontaux – au moins une colonne montante vers le deuxième étage doit acheminer le fluide caloporteur. Mais cela ne change pas le type de distribution dans son ensemble.

Le câblage horizontal peut être réalisé à l'intérieur de chaque étage. Dans ce cas, les tuyaux relient tous les radiateurs d'un même niveau en un seul circuit. C'est le plus polyvalent et le plus populaire, et il peut être mis en œuvre dans n'importe quel aménagement.

On distingue également le câblage supérieur et inférieur, qui concerne la partie verticale de la tuyauterie. Pour les systèmes à circulation par gravité, seul le câblage supérieur convient.

Il est facile d'imaginer un câblage vertical monotube en prenant l'exemple du système de chauffage des immeubles d'habitation. La disposition de chaque étage, y compris l'emplacement des radiateurs, y est parfaitement identique. Chaque radiateur est relié par une colonne montante à celui des voisins du dessus et du dessous, et il n'y a pas de tuyaux de chauffage horizontaux dans l'appartement.

Si dans votre maison, l'agencement permet de placer tous les radiateurs exactement les uns au-dessus des autres, le schéma vertical sera plus efficace, surtout avec une circulation par gravité. De plus, les colonnes montantes sont plus faciles à dissimuler qu'une tuyauterie horizontale.

Cependant, lors de l'installation du système, il faudra traverser les planchers à plusieurs reprises, ce qui est plus compliqué que de faire passer un tuyau à travers un mur.

Équipement supplémentaire – avantages et inconvénients

Tout schéma de chauffage peut être amélioré en y ajoutant des robinets thermostatiques pour régler le fonctionnement de chaque radiateur, des thermostats, une flèche hydraulique, une pompe de circulation pour chaque circuit, et d'autres appareils supplémentaires.

Les robinets de Mayevsky et les purgeurs d'air au sommet de chaque colonne montante sont obligatoires dans les systèmes à vase d'expansion fermé. Chaque appareil supplémentaire rend le système plus efficace, plus économique et permet un réglage plus précis et plus pratique.

Il convient de rappeler qu'une complexité excessive du système augmente non seulement son coût, mais aussi le risque de panne de manière significative.

N'utilisez que les composants nécessaires, car moins il y a d'appareils, plus la probabilité qu'un d'entre eux tombe en panne et arrête le système est faible.

Les meilleurs schémas pour une maison à deux étages

Dans chaque cas, il est nécessaire d'élaborer un projet de chauffage individuel qui garantira un fonctionnement efficace et économique.

Pour faire le bon choix, il faut tenir compte des facteurs suivants :

• le climat et la qualité de l'isolation du bâtiment ;
• le nombre et la destination des pièces. Un chauffage constant et uniforme est-il nécessaire partout ;
• la stabilité de l'alimentation électrique et la présence d'un générateur déterminent en grande partie le type de circulation ;
• les souhaits individuels des résidents – planchers ou murs chauffants dans certaines pièces ou dans toute la maison, etc. ;
• l'agencement des pièces – le câblage périphérique est-il réalisable ;
• les exigences de conception et le stade de la rénovation. Dans de nombreux cas, tous les tuyaux, et parfois même les appareils de chauffage, peuvent être dissimulés dans le sol et les murs ;
• budget – le devis pour l'installation du chauffage dans un même bâtiment peut varier considérablement, parfois du simple au décuple.

En répondant à toutes ces questions et en connaissant les particularités des différents schémas, vous obtiendrez une idée de l'option nécessaire.

Ne recherchez pas des schémas excessivement complexes : parfois, les schémas primitifs sont plus fiables et tout aussi efficaces, et un réglage précis n'est pas nécessaire.

Ensuite, nous vous proposons de choisir l'un des schémas de connexion éprouvés et efficaces des appareils de chauffage à la chaudière et de l'ajuster en fonction de votre agencement.

Le monotube « Leningradka » – fiable et économique

Ce schéma monotube est l'un des moins chers, des plus simples et des plus anciens, mais il reste pertinent et populaire aujourd'hui. L'utilisation uniquement de radiateurs permet de prévoir un type de circulation mixte en cas de coupure de courant. Pour cela, la chaudière à gaz doit être indépendante du réseau électrique, et toutes les conduites doivent avoir une pente de 5 à 10 mm par mètre linéaire.

Pour faciliter le réglage, vous pouvez installer des thermostats sur l'alimentation de chaque radiateur, et des vannes de réglage sur les by-pass des radiateurs. Une vanne supplémentaire sur la colonne permettra de couper le circuit de chauffage d'un étage spécifique.

Le plancher chauffant peut être inclus dans le système comme un troisième circuit séparé, ou remplacer les radiateurs à un étage. Cependant, dans ce cas, la division des flux doit passer par un mélangeur thermostatique ou un séparateur hydraulique, afin que le plancher ne chauffe pas à 70 – 80 °C en cas de gel, comme les radiateurs.

Notez également qu'en cas de coupure d'électricité, seuls les radiateurs fonctionneront, et dans le circuit strictement horizontal du plancher chauffant, le fluide caloporteur stagnera.

Pour un fonctionnement efficace du système «Leningradka», il est nécessaire d'utiliser des tuyaux de différents diamètres : le départ de la chaudière jusqu'à la division en circuits individuels des étages – le plus épais, les conduites principales de l'étage – de diamètre moyen, et le raccordement des radiateurs – du plus petit diamètre.

La principale limitation de l'installation d'un tel système concerne la surface chauffée : une maison de plus de 100 m² ne se réchauffe pas avec une circulation naturelle du fluide caloporteur. Ce système ne protégera que du dégel des tuyaux et de la rupture de l'échangeur de chaleur de la chaudière en cas de coupure prolongée, mais pas du froid.

De plus, même avec une circulation forcée, un tel circuit de chauffage est pratiquement impossible à régler s'il comprend plus de 5 à 7 radiateurs. Autrement dit, pour plus de commodité d'utilisation dans une grande maison, il est nécessaire de diviser le schéma en un plus grand nombre de circuits.

Pour en savoir plus sur l'installation du système de chauffage monotube Leningradka, vous pouvez consulter ce document.

La boucle de Tichelmann avec circulation forcée

Comme nous l'avons déjà mentionné, ce schéma de connexion assure le fonctionnement le plus efficace et un réglage pratique de chaque radiateur avec des coûts de matériaux relativement faibles.

Le système peut couvrir toute la maison d'une seule boucle, se diviser en deux circuits par étage, comme sur le schéma, ou être utilisé uniquement pour un seul étage ou une partie de celui-ci.

Le système est pratique à configurer et à entretenir ; si nécessaire, vous pouvez déconnecter ou même démonter une partie des radiateurs sans arrêter la chaudière.

Les systèmes de chauffage à radiateurs modernes sont souvent aménagés selon ce plan, s'il est possible de masquer la tuyauterie. De plus, vous pouvez inclure dans un même circuit des appareils de différents types : radiateurs, convecteurs, rideaux thermiques.

Raccordement collecteur et systèmes mixtes

L'utilisation d'un collecteur pour séparer non seulement les circuits de chauffage, mais aussi pour raccorder individuellement chaque appareil, est la solution la plus moderne et la plus pratique à utiliser.

Elle présente plusieurs avantages :

• esthétique – tous les tuyaux sont cachés dans le sol et les murs ;
• pratique – réglage de chaque appareil dans l'armoire de collecteur ;
• efficace – un caloporteur aussi chaud est fourni à tous les appareils, mais chacun chauffe exactement autant que vous le souhaitez ;
• universel – vous pouvez connecter au même collecteur des appareils de différents types, quelle que soit la disposition des lieux.

Le principal inconvénient de cette solution est le coût élevé des matériaux et de l'installation. Il faudra beaucoup plus de tuyaux que pour tout autre schéma de raccordement, et la pose des canalisations dans le sol, surtout si la chape en béton est déjà coulée, coûtera cher.

Il faut également noter qu'un tel raccordement exclut complètement toute possibilité de circulation naturelle.

Pour faciliter le raccordement et l'entretien, on utilise parfois des tuyaux de différentes couleurs, rouges et bleus, pour l'alimentation et le retour.

Dans les maisons à deux étages, on installe généralement un collecteur au centre de chaque étage, mais en cas de grand nombre d'appareils de chauffage, il peut y avoir plus de collecteurs. Pour les systèmes de plancher chauffant, on utilise des collecteurs séparés, avec une température de caloporteur plus basse.

Schéma gravitaire vertical

Outre les options standard décrites, il existe également des options plus exotiques, comme le schéma vertical à deux tuyaux avec circulation naturelle. C'est probablement la meilleure solution pour une maison à deux étages où l'électricité est souvent coupée.

Grâce au fait que dans un système vertical, l'eau circule plus facilement que dans un système horizontal, et qu'un grand vase d'expansion sous le toit fait office de collecteur, un chauffage le plus efficace et uniforme possible est assuré, même sans utiliser de pompe.

Il est très important lors de la mise en place d'un tel système d'utiliser des tuyaux de diamètres différents, en fonction du nombre de radiateurs qu'ils desservent.

Le tuyau d'alimentation en eau chaude vers le vase d'expansion et la conduite de retour doivent être les plus épais ; les colonnes montantes d'alimentation qui desservent le 2e étage – un peu plus fines, leur partie inférieure au 1er étage – d'un diamètre encore plus petit, et les tuyaux de raccordement des radiateurs – de la plus petite section.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vous pouvez voir comment un système à deux tubes est mis en œuvre dans une maison à deux étages dans cette vidéo :

Vous pouvez en apprendre davantage sur l'aménagement d'un système combiné avec des radiateurs et un plancher chauffant ici :

Cette vidéo sera utile à ceux qui envisagent d'installer un chauffage à circulation gravitaire ou mixte :

En résumé, on peut dire qu'il n'existe pas de système de chauffage idéal et universel : dans chaque cas, il faut tenir compte de nombreux facteurs et établir des priorités. Nous avons essayé de vous décrire toutes les options disponibles afin de rendre votre choix plus simple et plus judicieux.

Et quel système de chauffage avez-vous dans votre maison ? Dans quelle mesure en êtes-vous satisfait et que souhaiteriez-vous changer ? Rejoignez la discussion ci-dessous.