Système de chauffage bitube pour maison individuelle : schémas de conception + aperçu des avantages

Assurer la chaleur dans la maison est une tâche primordiale pour son propriétaire. Il existe plusieurs moyens d'y parvenir, mais selon les statistiques, la plupart des bâtiments de notre pays sont chauffés à l'aide d'un système de chauffage à eau.

En effet, l'option à eau est la plus efficace et la plus pratique dans nos conditions climatiques assez rigoureuses. Le système de chauffage à deux tuyaux pour maison individuelle est considéré comme l'une de ses variantes les plus recherchées.

Nous vous proposons de découvrir les options et les technologies de montage d'un chauffage avec une conduite d'alimentation et d'évacuation du fluide caloporteur. Les informations s'appuient sur les normes et exigences de construction. Pour une compréhension complète de ce sujet complexe, les informations présentées sont complétées par des sélections de photos, des schémas explicites et des vidéos.

Caractéristiques du chauffage à deux tuyaux

Tout système de chauffage à liquide caloporteur comprend un circuit fermé reliant les radiateurs qui chauffent la pièce et la chaudière qui chauffe le caloporteur.

Tout se déroule de la manière suivante : le liquide, en circulant dans l'échangeur de chaleur de l'appareil de chauffage, est chauffé à une température élevée, puis il est acheminé vers les radiateurs, dont le nombre est déterminé par les besoins du bâtiment.

Ici, le liquide cède sa chaleur à l'air et refroidit progressivement. Il retourne ensuite dans l'échangeur de chaleur de l'appareil de chauffage et le cycle se répète.

La circulation se déroule de la manière la plus simple dans un système monotube, où chaque radiateur n'est relié qu'à un seul tuyau. Cependant, dans ce cas, chaque radiateur suivant reçoit un caloporteur provenant du précédent, donc plus froid.

La caractéristique distinctive d'un système bitube – la présence d'un tuyau d'alimentation et d'un tuyau de retour, chacun se rendant à chaque radiateur

Pour remédier à cet inconvénient significatif, un système bitube plus complexe a été développé.

Dans cette variante, deux tuyaux sont raccordés à chaque radiateur :

• Le premier – le tuyau d'alimentation, par lequel le caloporteur entre dans le radiateur.
• Le second – le tuyau d'évacuation ou, comme disent les professionnels, le « retour », par lequel le fluide refroidi quitte l'appareil.

Ainsi, chaque radiateur est doté d'une alimentation individuelle réglable en caloporteur, ce qui permet d'organiser le chauffage de manière la plus efficace possible.

Étant donné que l'acheminement du caloporteur chauffé vers les appareils se fait presque simultanément par un tuyau, et que la collecte de l'eau refroidie se fait par un autre, les systèmes bitubes se caractérisent par un équilibre thermique optimal – tous les radiateurs du système et les circuits qui y sont raccordés fonctionnent avec un dégagement de chaleur pratiquement égal.

Pourquoi choisir un tel système ?

Le chauffage à eau bitube remplace progressivement les systèmes monotubes traditionnels, car ses avantages sont évidents et très importants :

• Chacun des radiateurs inclus dans le système reçoit un caloporteur à une température déterminée, et celle-ci est la même pour tous.
• Possibilité d'effectuer des réglages pour chaque radiateur. Si le propriétaire le souhaite, il peut installer un thermostat sur chaque appareil de chauffage, ce qui lui permettra d'obtenir la température souhaitée dans la pièce. Par ailleurs, le dégagement de chaleur des autres radiateurs du bâtiment restera inchangé.
• Des pertes de charge relativement faibles dans le système. Cela permet d'utiliser pour le fonctionnement du système une pompe de circulation économique de puissance relativement faible.
• En cas de panne d'un ou même de plusieurs radiateurs, le système peut continuer à fonctionner. La présence de vannes d'arrêt sur les tuyaux d'alimentation permet d'effectuer des travaux de réparation et d'installation sans l'arrêter.
• Possibilité d'installation dans un bâtiment de n'importe quel nombre d'étages et de superficie. Il suffira de choisir le type de système bitube le mieux adapté.

Les inconvénients de ces systèmes incluent généralement la complexité de l'installation et un coût plus élevé par rapport aux systèmes monotubes. Cela est dû au double nombre de tuyaux à installer.

Il faut cependant noter que pour la mise en place d'un système bitube, on utilise des tuyaux et des composants de petit diamètre, ce qui permet une certaine économie. Au final, le coût du système n'est pas beaucoup plus élevé que celui d'un système monotube équivalent, et il offre bien plus d'avantages.

L'un des avantages significatifs d'un système de chauffage bitube – la possibilité de réguler efficacement la température dans la pièce

Types de systèmes avec alimentation et retour

La conception bitube se caractérise par de nombreuses variétés, que l'on peut classer selon différents critères. Examinons les principales.

Distribution de chauffage ouverte

Tout système de chauffage hydraulique est un circuit fermé qui inclut un vase d'expansion. Cet élément est nécessaire car le liquide chauffé augmente de volume.

Pour un système ouvert, on choisit un réservoir qui permet au liquide de communiquer avec l'atmosphère. Dans ce cas, une partie du liquide s'évapore inévitablement, ce qui nécessite de surveiller constamment son niveau.

Le schéma de chauffage bitube de type ouvert – est l'option la plus simple et la moins coûteuse pour construire un système. Son inconvénient majeur est que pendant les périodes de gel, le fluide caloporteur, en contact direct avec l'atmosphère, refroidit rapidement.

C'est un point très important auquel il faut être très attentif. Un niveau insuffisant de liquide dans le système entraîne l'«ébullition» de la chaudière et sa panne. De plus, un système ouvert ne permet d'utiliser que de l'eau comme fluide caloporteur.

Les mélanges de glycols ou les antigels, plus pratiques à cet égard, produisent des vapeurs toxiques lorsqu'ils s'évaporent ; ils ne sont donc utilisés que dans les systèmes fermés.

Système de circulation fermé

Il se distingue du système ouvert par la présence d'un vase d'expansion fermé. Il ne nécessite pas de contrôle constant de la part du propriétaire. La conception prévoit l'installation d'un vase d'expansion à membrane, destiné à compenser les baisses ou hausses soudaines de pression dans le système. Ainsi, il évite les pannes d'équipement dues à des surcharges brutales.

Dans un schéma fermé, on installe un vase d'expansion à membrane qui n'est pas en contact avec l'environnement extérieur, de sorte que le fluide caloporteur ne s'évapore pas du système.

Le vase à membrane permet de maintenir dans le système une pression optimale pour la pompe et la chaudière. De plus, la conception fermée permet d'utiliser comme fluide caloporteur tout liquide approprié selon ses paramètres.

Cela permet d'obtenir un système aussi efficace et économique que possible avec les paramètres souhaités. Par exemple, un système qui ne craint pas le gel si un antigel y est utilisé.

Selon le mode de circulation du fluide caloporteur liquide, les systèmes de chauffage bitube se divisent en deux grands groupes.

Configuration à circulation naturelle

Le principe de base du fonctionnement du système est le suivant : la chaudière chauffe le fluide caloporteur qui se dilate lorsque la température augmente. La densité du liquide diminue alors.

Grâce à cela, l'eau plus froide et donc plus dense repousse progressivement le liquide chauffé vers le haut. Elle monte jusqu'au point le plus élevé du système, où elle commence à refroidir lentement et s'écoule par gravité vers les radiateurs.

Dans les radiateurs, l'eau cède la chaleur accumulée et, en refroidissant davantage et en augmentant sa densité, se dirige vers la chaudière. Il est évident que le caloporteur effectue tout le cycle par gravité, sans utiliser d'équipement supplémentaire.

Comme cela se produit assez lentement, l'air déplacé par l'eau a le temps de se déplacer vers le point culminant du système, ce qui permet d'éviter un excès d'air.

La figure présente un schéma simple d'un système de chauffage bitube à circulation naturelle du caloporteur. Ses caractéristiques comprennent une tuyauterie de grand diamètre, qui réduit la résistance hydraulique, et une pente obligatoire dans le sens de l'écoulement du caloporteur d'environ 2 – 3 mm par mètre linéaire.

Un avantage indéniable de la conception de type naturel est sa longue durée de vie. L'absence de pièces mobiles et de pompe de circulation, ainsi que le circuit fermé du système avec une quantité limitée de sels minéraux et de suspensions, prolongent considérablement sa durée d'exploitation.

Les spécialistes affirment que la durée de vie des structures à circulation naturelle équipées de tuyaux en polymère et de radiateurs bimétalliques peut atteindre une cinquantaine d'années.

L'inconvénient de ces schémas est considéré comme étant le faible différentiel de pression. Il faut également tenir compte de la résistance que les radiateurs et les tuyaux opposent au mouvement du caloporteur. Par conséquent, le rayon d'action d'un tel système sera limité. Les normes de construction recommandent d'utiliser le chauffage à circulation naturelle dans un rayon ne dépassant pas 30 m.

De plus, un tel système a une inertie assez élevée, donc il s'écoule un temps considérable entre l'allumage de la chaudière et le moment où la température se stabilise dans le bâtiment chauffé.

On peut également considérer comme un point négatif le fait que tous les tuyaux doivent être posés avec une certaine pente pour que le liquide puisse se déplacer dans la bonne direction. Le système de chauffage à circulation naturelle est capable d'autorégulation.

Le système bitube à circulation naturelle est capable d'autorégulation : plus la température dans la pièce chauffée descend, plus la vitesse de déplacement du caloporteur augmente.

Plus la température ambiante est basse, plus la vitesse de circulation du fluide caloporteur est élevée. De plus, plusieurs autres facteurs influencent le déplacement du fluide dans le circuit de chauffage : la section et le matériau des tuyaux de distribution, le rayon et le nombre de coudes dans le schéma de chauffage à deux tuyaux d'une maison individuelle, ainsi que la présence et le type de vannes d'arrêt installées.

En agissant sur les facteurs énumérés, on peut obtenir la plus grande efficacité du système de chauffage.

Distribution avec circulation forcée du fluide caloporteur

Le schéma décrit ci-dessus intègre une pompe de circulation qui déplace le caloporteur dans le circuit de chauffage fermé. Cela offre des avantages considérables. Tout d'abord, la vitesse du fluide augmente, ce qui permet de chauffer le bâtiment beaucoup plus rapidement.

Par ailleurs, tous les radiateurs connectés au système reçoivent un fluide caloporteur à peu près à la même température. Cela leur permet de chauffer de manière aussi uniforme que possible.

Avec un schéma à circulation naturelle, cela est impossible car la température du fluide entrant dans le radiateur dépend de la distance qui le sépare de la chaudière. Plus le radiateur est éloigné, plus le fluide caloporteur est froid. La circulation forcée permet de réguler le niveau de chauffage des éléments individuels du réseau. De plus, si nécessaire, on peut fermer certaines sections.

L'utilisation d'une pompe de circulation permet d'inclure un vase d'expansion à membrane dans le système, c'est-à-dire de le réaliser en version fermée. Ainsi, la quantité de fluide évaporé diminue considérablement.

De plus, l'installation de la structure est considérablement simplifiée car il n'est pas nécessaire de poser les tuyaux strictement à un angle donné, ni de calculer précisément leur diamètre et leur hauteur de levage.

La figure présente un schéma d'un système de chauffage à deux tuyaux avec circulation forcée. Ici, une pompe déplace le fluide dans le circuit.

Un autre avantage de la conception à circulation forcée est la possibilité d'apporter les modifications nécessaires à son schéma et à son agencement sans trop de difficultés. Pour mettre en place une telle conception, on utilise des tuyaux et des composants de plus petit diamètre, ce qui la rend nettement moins coûteuse.

En outre, ces systèmes sont plus économiques car la différence de température du fluide caloporteur liquide entre l'entrée et la sortie de la chaudière est bien inférieure à celle d'un système analogue à circulation naturelle.

La présence d'une pompe dans le schéma empêche l'apparition d'air dans la conduite de chauffage. Dans l'ensemble, les distributions utilisant la circulation forcée sont considérées comme plus efficaces, mais elles présentent aussi des inconvénients.

Le plus important d'entre eux est la dépendance à l'énergie. La pompe ne peut pas fonctionner sans être connectée à une source d'alimentation. En cas de coupure de courant, un tel système de chauffage s'arrête. En cas de coupures fréquentes, il est souhaitable de disposer d'une source d'énergie ininterrompue.

Parmi les inconvénients, on cite généralement les coûts financiers. Une partie de ceux-ci est le prix de la pompe de circulation, ainsi que le coût des vannes nécessaires à son bon fonctionnement. Ce qui augmente globalement le coût d'installation du système. En outre, il faudra payer mensuellement les factures d'électricité qui assurent le fonctionnement de la pompe de circulation.

L'efficacité du fonctionnement d'un système de chauffage à circulation forcée dépend en grande partie du bon choix de la pompe.

Le schéma de chauffage peut être conçu de deux manières différentes, qui déterminent l'emplacement des colonnes montantes et des canalisations dans l'espace.

Type de configuration horizontal et vertical

Il s'agit de raccorder les appareils de chauffage à une conduite horizontale. Il est principalement installé dans les bâtiments de plain-pied de grande surface. Dans ce cas, les colonnes montantes sont idéalement placées dans les couloirs ou les locaux de service.

L'avantage de ce type de configuration est le coût réduit du système lui-même et de son installation. Le principal inconvénient est la tendance de la structure à s'airer, ce qui nécessite l'installation de robinets de Mayevski.

La distribution horizontale diffère de la version verticale en ce que le nombre de colonnes montantes verticales y est minimal. Son avantage est que les conduites d'alimentation et de retour peuvent être posées sous le plancher, son inconvénient est que pour une installation encastrée, il est déconseillé d'utiliser des tubes polymères et qu'il est nécessaire d'installer une pompe de circulation sur le circuit.

Le raccordement des radiateurs se fait à des colonnes montantes verticales. Cette option est particulièrement adaptée aux bâtiments à plusieurs étages, car elle permet de raccorder chaque étage individuellement à la colonne montante de chauffage. Le principal avantage du système est l'absence de poches d'air. Cependant, la mise en place d'un schéma de chauffage avec une configuration verticale coûtera plus cher que son homologue horizontal.

La configuration verticale du système permet de raccorder chaque étage au chauffage individuellement, ce qui est très pratique.

Système de chauffage à deux tuyaux avec distribution par le haut

La principale caractéristique distinctive d'une telle conception est le passage de la conduite d'alimentation dans la partie supérieure de la pièce, tandis que le retour est évacué par la partie inférieure.

Un avantage important d'un tel système : une pression élevée dans la conduite principale, due à la différence significative de niveau entre les tuyaux de retour et d'alimentation. Grâce à cela, leur diamètre peut être identique même dans le cadre d'un schéma à circulation naturelle.

Cependant, le vase d'expansion, situé au point le plus haut du schéma, se retrouve le plus souvent dans un grenier non chauffé, ce qui peut poser problème. Une solution possible consiste à installer le vase à l'intérieur du plancher, de sorte que sa moitié inférieure reste dans la pièce chauffée et que la partie supérieure soit amenée dans le grenier et soit soigneusement isolée.

Si le propriétaire n'est pas particulièrement préoccupé par la présence de tuyaux sous le plafond de la pièce, il est souhaitable de placer la conduite d'alimentation au-dessus du niveau des fenêtres.

Dans ce cas, le vase d'expansion peut être placé sous le plafond, à condition que la hauteur de la colonne montante soit suffisante pour assurer une vitesse normale du fluide caloporteur. Le retour devra être monté aussi près que possible du niveau du sol, voire descendu en dessous. Cependant, dans ce dernier cas, lors de l'installation de la conduite principale, il ne sera pas possible d'utiliser des éléments de raccordement afin d'éviter les fuites.

La figure présente les schémas de distribution par le haut avec mouvement naturel du fluide caloporteur en parallèle et en opposition. Sont présentées les variantes de distribution à un et deux circuits.

L'apparence d'une pièce avec des tuyaux installés sous le plafond n'est pas très esthétique. De plus, une partie de la chaleur s'échappe vers le haut, ce qui rend le système de chauffage avec distribution par le haut peu efficace.

On peut donc essayer de réaliser un schéma avec la conduite d'alimentation passant sous les radiateurs, mais cela n'améliorera que l'apparence du système, sans affecter ses inconvénients.

Le raccordement d'une pompe permet d'obtenir facilement une pression optimale dans le système, même avec des tuyaux de diamètre minimal. L'effet maximal d'un système de chauffage avec distribution de type supérieur peut être obtenu dans une maison individuelle à deux étages, car la circulation naturelle est stimulée par la grande différence de hauteur entre la chaudière située au sous-sol et les radiateurs du deuxième étage.

Une fois de plus, le caloporteur chauffé sera dirigé vers le vase d'expansion placé dans le grenier ou au deuxième étage. De là, le fluide commencera à s'écouler par la conduite inclinée vers les radiateurs.

Dans ce cas, on peut même combiner le réservoir de distribution responsable de l'eau chaude et le vase d'expansion. Si une chaudière indépendante du réseau électrique est installée dans la maison, on obtiendra un système de chauffage entièrement autonome.

Une autre option très réussie pour une maison à deux étages est un système combiné, réunissant des sections à deux et un tuyaux. Par exemple, une structure monotube est installée au deuxième étage sous forme de plancher chauffant à eau, et une structure à deux tubes est installée au premier étage. La possibilité de réguler la température dans toutes les pièces est ainsi entièrement préservée.

Le système de chauffage à deux tuyaux avec distribution par le haut n'embellit pas la pièce. Le tuyau d'alimentation doit être placé au-dessus de la fenêtre si le bâtiment n'est pas équipé d'un grenier isolé.

Le principal avantage du système de chauffage à deux tuyaux avec distribution par le haut est la vitesse élevée de circulation du caloporteur et l'absence d'air dans la conduite.

C'est pourquoi il est utilisé assez souvent, sans tenir compte des inconvénients significatifs :

• aspect inesthétique des pièces ;
• grande consommation de tuyaux et de composants ;
• absence de possibilité de chauffer de grandes surfaces ;
• problèmes de placement du vase d'expansion, qui ne peut pas toujours être combiné avec le vase de distribution ;
• frais supplémentaires de décoration pour pouvoir masquer les tuyaux.

Dans l'ensemble, le système à distribution par le haut est tout à fait viable, et avec des calculs bien effectués, il est également très efficace.

Configuration à deux tuyaux avec distribution par le bas

Le schéma prévoit l'installation de l'alimentation et du retour en dessous des radiateurs. Contrairement au système à distribution par le haut, la direction du mouvement du caloporteur est ici modifiée. Il commence son mouvement de bas en haut, traverse les radiateurs et se dirige par le retour vers la chaudière.

Les systèmes à distribution par le bas peuvent comprendre un ou plusieurs circuits. De plus, il est possible de mettre en place une distribution en impasse et un schéma à mouvement parallèle du caloporteur liquide.

La figure représente un système de chauffage de type à deux tuyaux avec distribution par le bas. Le schéma de pose inférieur de la conduite d'alimentation est avantageux car il ne nécessite pas une isolation aussi puissante du pipeline que lors de sa pose dans un grenier non chauffé. Les pertes de chaleur sont également nettement inférieures.

Le principal défaut de la structure est la présence d'air. Pour y remédier, on utilise des purgeurs Mayevsky. De plus, si le système est installé dans une maison de deux étages ou plus, il est prévu qu'un tel purgeur doive être placé sur chaque radiateur. Ce n'est évidemment pas très pratique, il est donc recommandé d'installer des conduites d'air spéciales qui sont intégrées au système.

Ces purgeurs d'air collectent l'air de la conduite de chauffage et le dirigent vers la colonne montante centrale. L'air parvient ensuite dans le vase d'expansion, d'où il est évacué. Les schémas de chauffage avec distribution par le bas et circulation naturelle sont utilisés assez rarement, car ils présentent un certain nombre de limitations. Tout d'abord, le fait que la plupart des radiateurs inclus dans le circuit sont terminaux.

Pour cette raison, ils doivent être équipés de purgeurs. Si le système comporte un vase d'expansion de type ouvert, il faudra purger l'air presque quotidiennement. L'installation de conduites d'air bouclant les tuyaux d'alimentation permet de pallier cet inconvénient. Cependant, elles complexifient considérablement le schéma et le rendent plus encombrant. De plus, la « conduite d'air » est installée en haut de la pièce.

L'avantage significatif de la distribution par le bas, à savoir l'absence de conduite visible, est alors perdu. Le nombre de tuyaux utilisés pour l'installation dans ce cas est tout à fait comparable au nombre de pièces nécessaires pour la distribution par le haut. C'est pourquoi, pour aménager un système bitube avec distribution par le bas, on utilise le plus souvent une variante à circulation forcée.

Extérieurement, les systèmes avec distribution par le bas sont beaucoup plus attrayants. Les canalisations sont en tubes de petit diamètre, passent sous le radiateur et sont presque invisibles.

Parmi les avantages significatifs de ce système, on peut citer :

• Placement compact de la zone de contrôle de l'ensemble du système. Le plus souvent, il est installé au sous-sol.
• Réduction des pertes de chaleur grâce à la pose des canalisations en bas de la pièce.
• Possibilité de connecter et d'utiliser le système de chauffage avant l'achèvement complet des travaux de construction ou de rénovation. Par exemple, le premier étage peut être chauffé tandis que des travaux nécessaires sont effectués au deuxième.
• Économie de chaleur significative grâce à la possibilité de la distribuer dans les pièces chauffées.

Parmi les inconvénients du système de distribution inférieure, on compte le grand nombre de tuyaux et de composants nécessaires à l'installation, ainsi que la faible pression du fluide dans la conduite d'alimentation. De plus, un aspect négatif est la nécessité d'installer des robinets de Mayevsky sur les radiateurs de chauffage, et également l'élimination constante des poches d'air du système.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo #1. Aperçu et évaluation des avantages et des inconvénients des systèmes de chauffage à circulation naturelle et forcée :

Vidéo #2. Analyse détaillée du schéma de chauffage bitube pour une maison de trois étages à la campagne :

Vidéo #3. Comment installer soi-même un système de chauffage bitube dans une maison de campagne :

Le système de chauffage à deux tubes est une méthode largement répandue pour un chauffage pratique et efficace du logement. Il existe de nombreuses modifications de ce schéma. Il est important de choisir correctement l'option optimale pour votre maison et d'effectuer un calcul précis de tous les paramètres du système. Ce n'est qu'ainsi que la maison sera garantie chaude et confortable.

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