Schémas d'installation de chauffage à vapeur + exemple de calcul d'un système de vapeur

Les propriétaires de maisons individuelles sont inévitablement confrontés à la question du chauffage de leur logement. Chacun essaie de choisir une option qui permet de chauffer efficacement la pièce tout en consommant un minimum de combustible.

De nombreux propriétaires de biens immobiliers de campagne et de maisons de vacances sont attirés par le schéma de chauffage à vapeur, où la vapeur peut chauffer une pièce en quelques minutes. Avant de décider d'installer un tel système, il est nécessaire d'étudier les caractéristiques de son fonctionnement et de peser le pour et le contre.

Nous vous aiderons à comprendre ces questions. Nous décrirons également les différents schémas de chauffage à vapeur, la méthode de calcul et les règles d'installation du système.

Chauffage à vapeur : schémas et caractéristiques d'installation

Sans système de chauffage, la vie dans une maison de campagne aux mois d'automne, de printemps et surtout d'hiver est impossible. Souvent, pour les résidences secondaires et les chalets visités périodiquement par leurs propriétaires, on choisit une option de chauffage à vapeur.

Il permet de chauffer très rapidement toute la maison, ce qui ravira agréablement le propriétaire et ses invités qui ont décidé de passer le week-end à la maison de campagne.

Caractéristiques fondamentales du chauffage à vapeur

Il est pratique d'installer le chauffage à vapeur dans les maisons rarement visitées par leurs propriétaires. Cela grâce aux caractéristiques du caloporteur qui circule dans les tuyaux. Il s'agit de vapeur qui n'apparaît que lorsque la chaudière de chauffage fonctionne.

En effet, lorsque personne n'est à la datcha et qu'il fait -15°C ou plus dehors, vous pouvez ne pas vous inquiéter que les tuyaux éclatent, comme dans le cas d'un caloporteur à eau.

Les maisons d'habitation perdent une certaine quantité de chaleur. De plus, pour la compenser, différentes quantités d'énergie seront nécessaires. Cet indicateur dépend de la région de résidence (+)

Le chauffage à vapeur a ses avantages :

• une grande quantité de chaleur dégagée lors de la condensation ;
• une surface d'émetteurs de chaleur plus petite sera nécessaire dans la pièce ;
• démarrage et arrêt rapides du système ;
• économies sur les coûts de chauffage ;
• résistance au gel.

En ce qui concerne la quantité de chaleur dégagée lors de la condensation de la vapeur, elle est bien supérieure à la chaleur cédée par l'eau chaude circulant dans le système de chauffage.

1 kg de vapeur à 130°C libère lors de la condensation une énergie de 2300 kJ/kg. Quant au volume, le condensat occupe 400 à 1500 fois moins d'espace que la même masse de vapeur.

Pour le chauffage à vapeur, on peut utiliser des tuyaux en cuivre si le budget familial peut supporter leur coût élevé

Cette caractéristique permet d'utiliser des tuyaux de plus petit diamètre. Dans les petites pièces, on peut se passer de radiateurs – la chaleur émise par le tuyau sera suffisante pour les chauffer.

Une autre caractéristique est le chauffage rapide de la pièce. C'est pratique lorsque, en sortant quelques heures de la ville, on n'a pas à s'occuper longtemps du problème de chauffage. Le temps économisé peut être utilisé pour des tâches plus agréables, comme faire un barbecue et passer plus de temps avec des amis.

En raison des spécificités du caloporteur, on peut utiliser des tuyaux de construction spéciale – à ailettes ou nervurés.

En quittant la datcha pendant la saison froide, il n'est pas nécessaire de perdre du temps à mettre le système de chauffage en hivernage, à vidanger l'eau et à d'autres mesures destinées à protéger le système contre les pannes.

En l'absence de combustible dans la chaudière à vapeur, la vapeur n'entre pas dans la conduite de vapeur. Par conséquent, il n'y a pas d'eau dans le conduit de condensat. Ainsi, aucun problème de gel du système ne se produira.

Les tubes à ailettes peuvent être réalisés sous forme de registre, utilisé à la place des radiateurs.

Inconvénients du système de chauffage à vapeur

Le chauffage à la vapeur, outre ses avantages, présente également des inconvénients.

Premièrement, un degré élevé de danger. Cela est dû à la spécificité du fluide caloporteur.

Lorsque la vapeur sous pression circule dans le tuyau :

• en cas de rupture de la conduite de vapeur, elle peut gravement blesser une personne ;
• en cas de contact accidentel avec la surface du tuyau ou du radiateur, il est facile de se brûler ;
• en cas de mauvaise utilisation d'un équipement surpuissant, il peut exploser.

Deuxièmement, le brûlage de la poussière qui se dépose sur la surface de la conduite de vapeur. Sous l'effet de la haute température, les particules de poussière se décomposent. Les produits de leur décomposition ont un effet négatif sur les habitants de la maison, surtout s'il y a des personnes allergiques parmi eux.

Il est pratique d'utiliser des tubes en cuivre pour la conduite de vapeur. Mais travailler avec eux est difficile – des compétences en soudure ou un spécialiste dans ce domaine sont nécessaires.

Troisièmement, l'air trop sec que tous les occupants du logement sont obligés de respirer. Pour améliorer le microclimat intérieur, vous devrez choisir un humidificateur. C'est un poste de dépense supplémentaire à prévoir dès la phase de conception du système de chauffage.

Quatrièmement, il est tout simplement impossible de régler et de diminuer la température du fluide caloporteur à volonté. Ce défaut crée de nombreuses difficultés lors de l'utilisation du système de chauffage à vapeur dans les maisons habitées en permanence.

La solution à cette situation est l'installation de plusieurs branches de la conduite de vapeur, avec leur mise en service ultérieure selon les besoins.

Toucher les tuyaux du chauffage à vapeur est dangereux – on peut facilement se brûler.

Cinquièmement, il est nécessaire d'utiliser des vannes spéciales pour vapeur, conçues pour fonctionner avec la vapeur. Il en va de même pour le matériau des tuyaux et des radiateurs de chauffage.

Il faut tenir compte du fait que la durée de vie du conduit de condensat sera nettement inférieure par rapport au chauffage à eau, où des tuyaux de retour du même matériau sont installés. Cela concerne particulièrement les conduites de condensat sec.

Sixièmement, il convient de veiller à une finition appropriée des murs. En effet, le papier peint n'a pas le niveau de résistance à la chaleur requis. Un enduit de ciment peint avec une peinture appropriée conviendra ici.

L'un des matériaux résistants à la chaleur est la feuille d'amiante. On peut en recouvrir les murs pour protéger le matériau combustible de la température élevée de la conduite de vapeur.

Une autre option intéressante est la décoration de style loft. Pour cela, la surface intérieure du mur le long duquel passera la conduite de vapeur peut être recouverte de briques réfractaires. Cela créera non seulement une atmosphère unique, mais protégera également les habitants lorsque le tuyau chaud entre en contact avec le matériau du mur.

Le style loft implique l'utilisation d'attributs industriels avec des meubles de luxe

Septièmement, la nécessité d'aménager une pièce pour la chaufferie. Il est interdit d'installer la chaudière à vapeur dans une pièce à vivre. C'est très dangereux. L'emplacement de la chaudière doit être équipé de matériaux réfractaires et bien ventilé.

Parmi les matériaux résistants à la chaleur, les fabricants proposent une grande variété de briques. Vous pouvez choisir la couleur et la teinte souhaitées, s'intégrant parfaitement à l'intérieur.

Schémas de chauffage à vapeur

La variante de chauffage utilisant la vapeur comme caloporteur présente différents schémas.

On peut les classer selon les paramètres suivants :

• la pression dans le système ;
• le mode de communication avec l'atmosphère ;
• le schéma de raccordement des tuyaux ;
• le mode de retour du condensat.

La pression dans le système de chauffage à vapeur en fonctionnement peut être élevée ou plus basse.

En fonction de sa valeur absolue, on distingue les systèmes :

• basse pression – moins de 0,7 kgf/cm² ;
• haute pression – plus de 0,7 kgf/cm² ;
• vapeur sous vide – moins de 1 kgf/cm².

La première option est recommandée pour un usage domestique. Les chaudières spéciales destinées au chauffage à vapeur permettent de réaliser un système basse pression dans une maison individuelle ou une datcha. Elles peuvent fonctionner avec différents types de combustibles – charbon, bois, gaz, fioul.

Pour la chaufferie à vapeur, il est important d'aménager une pièce séparée afin de protéger tous les membres de la famille des dangers potentiels.

La deuxième variante est dangereuse pour une utilisation domestique. Travailler avec des systèmes à haute pression nécessite des connaissances et une spécialisation appropriées. Si un bricoleur non préparé décide d'installer un chauffage à vapeur à haute pression dans sa résidence secondaire, il risque de perdre, au mieux, sa maison de campagne.

Une chaudière fonctionnant à haute pression se caractérise par sa grande taille et son coût très élevé. Cette variante est utilisée dans l'industrie. Cependant, de nombreux bricoleurs amateurs tentent de réaliser une installation similaire de leurs propres mains par voie expérimentale. Une telle variante est extrêmement dangereuse à utiliser dans un système de chauffage.

Pour les maisons et les cottages, on utilise des chaudières domestiques produisant de la vapeur. Ce sont des appareils à basse pression (+).

Le système à vapeur sous vide se distingue des deux premiers par la présence d'un purgeur d'air et d'un dispositif supplémentaire assurant la mise sous vide de tout l'espace intérieur.

Selon le mode de connexion à l'atmosphère, on distingue les schémas de chauffage à vapeur ouverts et fermés. Dans le premier cas, le système est en contact avec l'atmosphère – il est ouvert. Dans le second, il est complètement isolé des effets de la pression atmosphérique et de l'entrée d'air de l'environnement extérieur.

Le schéma monotube pour le chauffage à vapeur ne diffère en rien d'un système à eau, si ce n'est par le diamètre des canalisations de vapeur et de condensat.

Selon la méthode de traçage des canalisations, les schémas de chauffage à vapeur sont :

• horizontaux monotube ;
• verticaux bitube.

Les premiers sont généralement utilisés dans les maisons et bâtiments à un ou deux étages avec une hauteur sous plafond allant jusqu'à 2,7 m et une surface jusqu'à 80 m², où il n'est pas nécessaire de réguler la température. Les seconds conviennent mieux pour la mise en œuvre d'un système de chauffage à vapeur dans des bâtiments de 3 étages et plus.

Le schéma bitube est efficace dans les maisons avec un grand nombre d'étages et une grande surface chauffée.

De plus, les systèmes de chauffage à vapeur peuvent être installés :

• avec une distribution par le haut, par le milieu ou par le bas ;
• avec une canalisation humide ou sèche pour l'écoulement du condensat ;
• avec un mouvement en impasse ou en parallèle aussi bien de la vapeur que du condensat.

La méthode de retour du condensat permet de distinguer un schéma fermé et un schéma ouvert. Dans le premier cas, l'eau formée lors de la condensation est dirigée par gravité vers la chaudière. Dans ce cas, il est impératif de respecter la pente recommandée des conduites de vapeur et de condensat – de 1,0 à 0,5 cm de pente par mètre linéaire.

De plus, la pente doit être orientée dans le sens du mouvement de la vapeur pour la conduite de vapeur et dans le sens du mouvement du condensat pour le tuyau de retour. La chaudière elle-même, dans ce schéma, doit impérativement être placée en dessous du niveau du conduit de retour.

Le schéma d'une installation de chaudière à vapeur avec réseaux ouverts implique l'utilisation d'eau d'appoint à l'aide de pompes. Explications : 1 – pompe de réseau, 2 – pompe d'appoint, 3 – réservoir d'eau, 4 – régulateur d'appoint, 5 – pompe d'eau brute, 6 – refroidisseur, 7 – réchauffeur d'eau, 8 – filtre, 9 – réservoir de condensats, 10- pompe à condensats, 11 – réchauffeur d'eau traitée, 12 – déaérateur, 13 – séparateur de vapeur, 14 – pompe d'alimentation, 15 – chaudière à vapeur, 16 – unité de détente et de refroidissement, 17 – réchauffeur d'eau de réseau, 18 – refroidisseur de condensats des réchauffeurs d'eau de réseau (+)

Dans le schéma d'un système de chauffage à vapeur ouvert, il y a un réservoir spécial pour recueillir les condensats – un bac. À l'aide d'une pompe, le liquide peut être dirigé vers la chaudière ou évacué du système de chauffage. Dans le second cas, un appoint constant d'eau fraîche dans la chaudière doit être mis en place pour une production continue de vapeur.

Pour une maison de campagne, il est préférable de choisir un schéma de chauffage à vapeur fermé avec distribution par le haut et conduite de condensats humide, c'est-à-dire remplie d'eau sur tout le volume du canal. Pour les schémas ouverts, on utilise une variante de conduite sèche pour le mouvement des condensats, remplie partiellement de condensats.

Les diamètres de la canalisation pour la collecte et le mouvement des condensats peuvent être choisis en utilisant les informations de référence pour les concepteurs (+)

Comment calculer correctement un système à vapeur

Après avoir choisi un système à vapeur, il faut établir un projet de son emplacement dans le bâtiment et effectuer des calculs préliminaires.

Il y a deux options :

• effectuer le calcul des principaux composants du chauffage à vapeur par ses propres moyens ;
• demander l'aide d'un professionnel – un concepteur.

La deuxième méthode pour résoudre ce problème est la plus recommandable. En effet, seul un spécialiste, fort de plusieurs projets d'installation de système de chauffage réalisés avec succès, est capable de prendre en compte tous les souhaits du propriétaire sans oublier les exigences réglementaires.

S'il n'est pas possible ou souhaitable de faire appel à un concepteur, on peut procéder au calcul indépendant du système de chauffage à la vapeur. On peut utiliser les normes et les recommandations utiles de la littérature spécialisée, par exemple le guide du concepteur.

Pour le calcul, il faut prendre le plan de votre maison et calculer la surface à chauffer. Ensuite, indiquer les emplacements des radiateurs de chauffage.

Dans le chauffage à vapeur, on utilise souvent des registres en tubes galvanisés ou ailetés à la place des radiateurs. Ils peuvent avoir une conception design.

Les radiateurs sont sélectionnés en fonction de la puissance requise. De plus, il est important de prendre en compte les caractéristiques techniques de l'appareil choisi – il doit supporter la charge lors du fonctionnement avec la vapeur.

Il est préférable de ne pas utiliser de radiateurs en fonte pour le chauffage à vapeur d'une maison de campagne rarement visitée. Après être restés froids longtemps, ils peuvent ne pas supporter un réchauffement brusque et éclater.

Il est préférable de calculer la longueur des conduites de vapeur et de condensat en se trouvant dans la pièce elle-même. Cela permet de planifier plus facilement leur hauteur de pose et les emplacements des radiateurs si nécessaire.

Pour le chauffage à vapeur, on peut utiliser des tubes métalliques en acier galvanisé ou en cuivre

Après avoir calculé le nombre de mètres linéaires de tube nécessaires, il ne faut pas oublier la robinetterie vapeur – vannes, tés, et si nécessaire, purgeurs de condensats, pompe.

Pour déterminer la puissance de la chaudière à vapeur, il faudra calculer le volume de toutes les pièces chauffées et multiplier ce chiffre par l'indice de la quantité d'énergie nécessaire pour chauffer 1 m³. Cet indice dépend de la région de résidence. Ainsi, pour la partie européenne, l'indice est de 40 W.

On peut calculer la puissance de la chaudière pour une maison de 3 pièces avec une hauteur sous plafond de 2,6 m.

Il faut d'abord calculer la superficie des différentes pièces :

• 1ère pièce : 5*2,95=14,75 m² ;
• 2ème pièce : 3*2,45=7,35 m² ;
• 3ème pièce : 2*5,4=10,8 m².

Ensuite, il faut calculer le volume total de la maison : 14,75*2,6+7,35*2,6+10,8*2,6= 38,09+19,11+28,08= 57,02 m³.

Maintenant, il faut multiplier le volume obtenu par les besoins en chaleur : 57,02*40 W = 2288 W. À cette valeur, il faut ajouter une marge de puissance d'au moins 20 % : 2288*1,2 = 2745,6 W soit environ 3 kW.

La deuxième méthode pour déterminer la puissance est basée sur la superficie. On admet conventionnellement que pour chauffer chaque 10 m², il faut 1 kW de puissance de chaudière + 30% de marge, si la hauteur sous plafond ne dépasse pas le niveau admissible de 2,7 m.

De plus, il faut acheter un appareil dépassant de 20 à 30 % la puissance calculée. En pratique, les spécialistes conseillent de prendre une chaudière d'au moins 30 % plus puissante, afin qu'elle ne fonctionne pas à la limite de ses capacités.

Pour le chauffage à vapeur, seul un appareil certifié peut être utilisé. Prendre une chaudière artisanale est très dangereux – on peut être gravement blessé en cas d'explosion.

Il convient de choisir une chaudière à vapeur auprès d'un fabricant réputé. L'appareil doit posséder un certificat de qualité et une garantie du fabricant. La chaudière à vapeur est obligatoirement équipée d'une soupape de sécurité. De plus, des instruments de contrôle de la température et de la pression seront nécessaires, ainsi qu'un détendeur pour normaliser la pression si besoin.

Erreurs lors de l'installation du chauffage à vapeur

Lors de l'installation d'un chauffage individuel, il est nécessaire d'examiner attentivement les options existantes.

Il convient de choisir l'option la plus adaptée à votre maison afin d'obtenir à l'avenir :

• une consommation de carburant économique ;
• un chauffage efficace ;
• une facilité d'entretien du système ;
• une longue durée de vie de l'équipement.

En choisissant le chauffage à vapeur parmi toutes les options, il est important d'essayer d'éviter les erreurs commises lors de son installation.

Premièrement, le plus souvent, les propriétaires pensent que le fluide caloporteur dans le système est de l'eau. Ce n'est pas le cas. Avec le chauffage à vapeur, c'est bien de la vapeur qui circulera dans les tuyaux et les radiateurs.

En conséquence, il faut choisir correctement le matériau des raccords avec lesquels la vapeur et l'eau de condensation entreront en contact.

Pour éviter les brûlures lors de l'utilisation du chauffage à vapeur, il est préférable de prévoir une protection sur les radiateurs

Deuxièmement, dès la phase de conception du système de chauffage, on oublie de prévoir une protection sur les radiateurs et les tuyaux. La vapeur circulant dans la conduite de vapeur a une température de 100°C. Elle chauffe tous les éléments de la structure de manière assez intense, ce qui représente un danger pour les habitants de la maison / du cottage.

Troisièmement, lors de l'installation du conduit de vapeur et du conduit de condensat, les artisans débutants oublient de prévoir une pente dans le sens du mouvement de la vapeur et de l'eau respectivement.

Quatrièmement, certains bricoleurs choisissent mal la puissance de la chaudière. En conséquence, au lieu de la température souhaitée dans la pièce, ils obtiennent +13-15°C. Pour un confort quotidien, ce régime de température est clairement insuffisant.

Cinquièmement, les soudeurs inexpérimentés peuvent commettre des défauts lors du soudage du conduit de vapeur. En conséquence, à tout moment, le tuyau peut se rompre et le jet de vapeur sous pression se précipitera directement sur une personne se trouvant à proximité. C'est une situation extrêmement dangereuse dont il ne faut pas oublier la possibilité.

Lors de l'élaboration du plan du système de chauffage, il ne faut pas oublier le bon contournement des ouvertures de portes (+)

Toutes ces erreurs sont probables lors de l'installation autonome du système de chauffage. Désirant économiser et ayant choisi l'option vapeur, les propriétaires décident de se débrouiller par eux-mêmes, en décidant de ne pas faire appel à un concepteur professionnel, un soudeur et d'autres spécialistes.

Le manque d'expérience pratique personnelle et une attitude frivole envers le processus peuvent entraver la bonne installation du chauffage à vapeur. Certaines erreurs commises lors du montage peuvent non seulement perturber le mode de vie habituel, mais aussi nuire gravement à la santé des habitants de la maison.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo sur le fonctionnement de la chaudière à vapeur :

Vidéo sur la manière de souder les tuyaux :

Vidéo explicative sur les spécificités du montage et du soudage des tuyaux en cuivre :

Vidéo sur le chauffage à vapeur :

Vidéo détaillée sur le fonctionnement de la chaudière à vapeur :

Après avoir pris connaissance des avantages et des inconvénients du chauffage à vapeur, vous pouvez déterminer si cette option convient pour répondre aux besoins d'une maison particulière.

Si vous décidez d'utiliser le chauffage à vapeur, vous devrez choisir le schéma le plus optimal pour votre maison. Pour le calcul du système de chauffage, il est préférable de faire appel à des spécialistes afin de vous protéger vous et votre famille.

Si vous avez de l'expérience dans le chauffage d'une maison à l'aide d'un système de chauffage à vapeur, veuillez partager ces informations avec nos lecteurs. Laissez des commentaires sur l'article et posez vos questions dans le formulaire ci-dessous.