Système de chauffage monotube Leningradka : schémas et principe d'organisation

Pour chauffer une petite pièce d'habitation ou une maison individuelle à deux étages, il n'est pas nécessaire d'utiliser des technologies complexes et coûteuses. Le système de chauffage “Leningradka”, connu depuis l'époque de l'Union soviétique, est aujourd'hui efficacement utilisé pour assurer la chaleur des petites habitations.

Elle reste populaire grâce à la simplicité de conception et à l'économie de matériaux. Après tout, convenez-en, plus cher et plus compliqué ne signifie pas toujours mieux.

Vous pouvez installer vous-même le système monotube “Leningradka”. Nous vous aiderons à comprendre le principe de fonctionnement du système, vous présenterons les principaux schémas technologiques et décrirons pas à pas la technologie d'installation du système de chauffage. Du matériel photo et vidéo illustré vous aidera à planifier l'ordre de réalisation du projet.

Principe de fonctionnement du schéma de chauffage “Leningradka”

L'apparition d'équipements de chauffage modernes et de nouvelles technologies a permis d'améliorer la “Leningradka”, de la rendre contrôlable et d'augmenter ses fonctionnalités.

La “Leningradka” classique est un système d'appareils de chauffage (radiateurs, convecteurs, panneaux) reliés par une seule canalisation. Le caloporteur – eau ou mélange antigel – circule librement dans ce système. La source de chaleur est une chaudière. Les radiateurs sont installés le long des murs, sur le périmètre de l'habitation.

Le système de chauffage, selon l'emplacement de la tuyauterie, est divisé en deux types :

• horizontal ;
• vertical.

La tuyauterie du système peut être située soit en bas, soit en haut. La disposition supérieure des tuyaux est considérée comme la plus efficace en termes de transfert de chaleur, tandis que les tuyaux inférieurs sont plus faciles à installer.

Le raccordement inférieur des appareils nécessite obligatoirement l'utilisation d'une pompe, ce qui réduit quelque peu les priorités économiques du système. Dans le cas du raccordement supérieur, un calcul précis est nécessaire lors de la conception et de la mise en place d'une section d'accélération, ce qui augmente la longueur de la tuyauterie et les coûts de construction.

Lors de la connexion inférieure des appareils de chauffage à la conduite principale, il est nécessaire de prévoir un rétrécissement des tuyaux sur le tronçon, nécessaire pour diriger le caloporteur vers le radiateur.

La circulation du caloporteur peut être forcée (à l'aide d'une pompe de circulation) ou naturelle. Le système peut également être de type fermé ou ouvert. Nous parlerons des caractéristiques de chaque type de système dans la section suivante.

Appelée “Leningradka”, le système de chauffage monotube convient aux bâtiments résidentiels de petite superficie d'un ou deux étages, le nombre optimal de radiateurs étant jusqu'à 5.

Lorsque l'on utilise 6 à 7 radiateurs, il est nécessaire d'effectuer des calculs méticuleux de la structure. En présence de 8 radiateurs ou plus, le système peut être insuffisamment efficace, et son installation et sa mise à niveau – injustement coûteuses.

La variante de raccordement diagonal dans un schéma monotube, bien qu'elle permette d'augmenter la dissipation thermique du système de 10 – 12 %, n'élimine pas le « déséquilibre » dans le régime de température entre les premiers radiateurs depuis la chaudière et ceux situés aux extrémités.

Aperçu des principaux schémas technologiques

Chacun des schémas de chauffage de Léningradka présente ses propres particularités de mise en œuvre pratique, avantages et inconvénients, que nous examinerons ci-dessous.

Caractéristiques des schémas horizontaux

Dans les maisons individuelles à un étage ou les locaux de petite surface, on installe généralement le « Léningradka » selon un schéma horizontal. Lors de la mise en œuvre pratique des schémas horizontaux, il faut tenir compte du fait que tous les éléments chauffants (radiateurs) sont situés au même niveau et qu'ils sont installés le long des murs sur le pourtour de la pièce concernée.

Considérons le schéma horizontal classique le plus simple de type ouvert avec circulation forcée.

Sur le schéma horizontal du « Léningradka » : 1 — chaudière ; 2 — tubulure ; 3 — réservoir ; 4 — circulateur ; 5 — robinet à bille de vidange ; 6 — collecteur d'accélération ; 7 — purgeur de Mayevski ; 8 — radiateurs ; 9 — canalisation de retour ; 10 — égout ; 11 — robinet à bille ; 12 — filtre ; 14 — canalisation d'alimentation. Les flèches indiquent la direction du mouvement du fluide caloporteur.

D'après le schéma, on voit que le système se compose de :

1. D'une chaudière de chauffage, qui est raccordée au réseau d'alimentation en eau et aux réseaux d'égout ;
2. D'un vase d'expansion muni d'une tubulure – grâce à la présence de ce vase, le système est dit ouvert. Une tubulure y est raccordée, par laquelle sortent l'excès d'eau lors du remplissage du circuit et l'air qui peut apparaître lors de l'ébullition du liquide dans la chaudière ;
3. D'un circulateur, qui est intégré sur le tuyau de retour. Il assure la circulation de l'eau dans le circuit ;
4. De la canalisation d'alimentation en eau chaude et de la canalisation d'évacuation du fluide caloporteur refroidi ;
5. Des radiateurs munis de purgeurs de Mayevski par lesquels l'air est évacué ;
6. D'un filtre, à travers lequel passe l'eau avant d'entrer dans la chaudière ;
7. De deux robinets à bille – lors de l'ouverture de l'un d'eux, le système commence à se remplir de fluide caloporteur (eau) jusqu'à la tubulure. Le second est caché ; grâce à lui, l'eau est évacuée du système directement dans les égouts.

Les radiateurs du schéma sont raccordés par le bas à la canalisation, mais on peut organiser un raccordement diagonal, qui est considéré comme plus efficace en termes de dissipation thermique.

Ce schéma illustre le principe du raccordement diagonal. Le caloporteur entre par le haut via la canalisation raccordée à la partie supérieure du radiateur et ressort par le côté opposé de l'appareil, en partie basse.

Le schéma ci-dessus présente des inconvénients majeurs. Par exemple, si une réparation ou un remplacement du radiateur est nécessaire, vous devez couper complètement le chauffage et vidanger l'eau, ce qui est extrêmement indésirable pendant la saison de chauffage.

De plus, ce schéma ne permet pas de réguler la puissance calorifique des batteries, ni de diminuer ou d'augmenter la température dans les pièces. Le schéma amélioré ci-dessous résout ces problèmes.

La principale différence de ce schéma par rapport au précédent réside dans l'installation de vannes à bille (en bleu) sur les canalisations des deux côtés, et l'incorporation de by-pass avec vannes à aiguille (en vert) dans le tuyau inférieur.

Les vannes à bille installées des deux côtés de la batterie permettent de couper l'alimentation en eau du radiateur. Pour démonter la batterie en vue d'une réparation ou d'un remplacement sans vidanger l'eau du système, il suffit de fermer les vannes à bille.

Grâce à la présence de bypass, le retrait du radiateur peut se faire sans arrêter le système – l'eau circulera dans le circuit par le tuyau inférieur.

Les by-pass permettent également de réguler le débit du caloporteur. Si la vanne à aiguille est complètement fermée, le radiateur reçoit et restitue la quantité maximale de chaleur.

Si la vanne à aiguille est légèrement ouverte, une partie du caloporteur passe par le by-pass, et l'autre partie par la vanne à bille. Dans ce cas, le volume de caloporteur arrivant au radiateur diminue.

Ainsi, en réglant le degré d'ouverture de la vanne à aiguille, vous pouvez contrôler la température dans chaque pièce.

Examinons un schéma de chauffage horizontal fermé à circulation forcée.

La figure montre la réalisation du schéma fermé de la “Leningradka” à circulation forcée. L'alimentation en caloporteur chauffé se fait par un seul tuyau collecteur qui recueille l'eau refroidie et la renvoie à la chaudière pour un traitement ultérieur.

Contrairement au système ouvert, le système de type fermé est sous pression en raison de la présence d'un vase d'expansion fermé. Le système comprend également un panneau de contrôle et de commande.

Elle se compose d'un boîtier sur lequel sont installés :

1. Soupape de sécurité. Elle est choisie en fonction des paramètres techniques de la chaudière, notamment la pression maximale admissible. En cas de panne du thermostat, l'excès d'eau s'évacue par la soupape, ce qui réduit la pression dans le système.
2. Purgeur d'air. L'appareil évacue l'excès d'air du système. Si le système de régulation thermique tombe en panne, lors de l'ébullition du liquide dans la chaudière, un excès d'air apparaîtra, qui sera automatiquement évacué par le purgeur d'air.
3. Manomètre. Appareil qui permet de contrôler et de modifier la pression dans le système. Généralement, la pression optimale est de 1.5 atmosphère, mais la valeur peut être différente – elle dépend habituellement des paramètres de la chaudière.

Un système fermé est considéré comme la solution la plus moderne grâce à l'automatisation de certains processus.

Application des schémas verticaux

Les schémas verticaux d'installation de la « Leningradka » sont utilisés dans les maisons à deux étages de petite superficie. Par analogie, ils peuvent être de type ouvert ou fermé, et se présentent sous forme de circuits à circulation forcée ou gravitaire.

Nous avons présenté ci-dessus les systèmes avec pompe de circulation. Examinons le schéma vertical à circulation naturelle de type fermé.

Sur le schéma, la canalisation est disposée verticalement, et l'alimentation en eau se fait de haut en bas à travers le vase d'expansion.

Il est assez difficile de réaliser un schéma à circulation naturelle. Ici, la canalisation est montée dans la partie supérieure du mur selon un certain angle dans le sens du mouvement de l'eau. Le fluide caloporteur provient de la chaudière vers le vase d'expansion, d'où il se déplace sous pression dans les tuyaux et les radiateurs.

Pour un fonctionnement efficace du système, la chaudière doit être située en dessous du niveau des radiateurs.

Le schéma peut également prévoir la possibilité de retirer les radiateurs sans arrêter le système de chauffage grâce à l'installation de by pass avec vannes à pointeau et de robinets à boisseau sphérique sur la canalisation.

Comparaison du système gravitaire et des systèmes à pompe

Il est courant de penser que l'organisation d'un système de chauffage gravitaire permet d'économiser sur la pompe de circulation.

Pour organiser la circulation naturelle du fluide caloporteur dans le circuit, il est nécessaire de calculer correctement les angles d'inclinaison, le diamètre et la longueur des tuyaux, ce qui n'est pas simple. De plus, le système par gravité ne peut fonctionner de manière fiable et efficace que dans les petites maisons à un étage ; dans d'autres habitations, son utilisation peut poser un certain nombre de problèmes.

Un autre inconvénient du système par gravité est qu'il nécessite des tuyaux de plus grand diamètre que ceux utilisés pour les circuits de chauffage à circulation forcée. Ils sont plus chers et nuisent à l'intérieur.

Le schéma présente la mise en œuvre du système par gravité pour une distribution horizontale. Ici, la chaudière est située en dessous du niveau des radiateurs ; le fluide caloporteur monte par un tuyau strictement vertical, entre dans le vase d'expansion et, de là, via le collecteur d'accélération, arrive aux radiateurs.

La pièce doit être équipée d'une cave pour la chaudière, car la source de chaleur doit être située en dessous du niveau des radiateurs. De plus, pour le système par gravité, il faudra un grenier bien aménagé et isolé, où sera installé le vase d'expansion.

Le problème de tout système par gravité dans une maison à deux étages est qu'au deuxième étage les radiateurs chauffent plus qu'au premier. L'installation de vannes d'équilibrage et de by-pass peut résoudre partiellement ce problème, mais pas de manière significative.

De plus, l'introduction d'équipements supplémentaires entraîne une augmentation du coût du système lui-même, et son fonctionnement peut rester instable.

La solution la plus rationnelle pour remédier à la différence de température entre le fluide sortant de la chaudière et celui atteignant les appareils les plus éloignés au rez-de-chaussée est d'installer des radiateurs avec un nombre accru de sections.

L'augmentation de la surface d'échange thermique de cette manière permet de quasi égaliser les caractéristiques de chauffage aux différents niveaux du système.

La « Leningradka » par gravité ne convient pas aux maisons de type mansardé, car il n'est possible de placer le tuyau droit que dans une maison avec un toit complet. De plus, le système ne peut pas être installé si les habitants ne vivent pas en permanence dans la maison.

Spécificités de l'installation du système de chauffage

Le système monotube «Leningradka» est complexe à calculer et à mettre en œuvre. Pour l'installer dans une maison en tant que système de chauffage efficace, il est nécessaire d'effectuer au préalable des calculs professionnels minutieux.

Principaux éléments du système «Leningradka» :

• chaudière de chauffage ;
• canalisation en métal ou en polypropylène (mais pas en métal-plastique) ;
• sections de radiateurs ;
• vase d'expansion (pour système fermé) ou réservoir avec soupape (pour système ouvert) ;
• tés.

Un circulateur peut également être nécessaire (pour les systèmes à circulation forcée du fluide caloporteur).

Pour améliorer les capacités du système, on utilise :

• robinets à bille (il y a 2 robinets à bille par radiateur) ;
• bypass avec vanne à aiguille.

Il convient de noter que la conduite principale du système peut être encastrée dans le mur ou placée en surface. Si le tuyau se trouve dans un mur, un plafond ou un sol, il est important d'assurer son isolation thermique avec n'importe quel matériau. Ainsi, le transfert de chaleur des tuyaux est amélioré et la baisse de température dans les derniers radiateurs sera minimale.

Il est possible d'installer la conduite en surface du mur, en évitant les saignées, mais cela nuit à l'intérieur de la pièce.

Si la conduite est installée dans le plan du sol, la pose du revêtement de sol se fait au-dessus du tuyau. Si la canalisation est posée sur le sol, cela permettra d'apporter ultérieurement quelques modifications à la construction du système.

Le tuyau d'alimentation et la conduite de retour dans les systèmes à circulation naturelle du fluide caloporteur sont généralement installés avec une pente de 2 – 3 mm par mètre linéaire dans le sens d'écoulement de l'eau ou d'un autre fluide caloporteur dans le système. Les éléments chauffants sont quant à eux installés au même niveau. Dans les systèmes à circulation forcée, il n'est pas nécessaire de respecter une pente.

Travaux préparatoires du local

Si la canalisation doit être dissimulée dans les structures de construction, on réalise avant l'installation du système des saignées sur le périmètre aux endroits où les tuyaux seront placés.

Lors du saignée dans le mur, des microfissures se forment, des canaux traversants apparaissent aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur. Cela risque d'entraîner une infiltration d'air froid extérieur et la formation de condensation indésirable sur le tuyau. En conséquence – les pertes de chaleur des radiateurs augmentent et il y a une surconsommation de gaz.

Par conséquent, lors de l'installation de la conduite dans un mur, un sol ou sous un plafond, il est important d'isoler le tuyau avec n'importe quel matériau isolant thermique.

Choix des radiateurs et des tuyaux

Les tuyaux en polypropylène se distinguent par leur facilité d'installation, mais ne conviennent pas aux maisons situées dans les régions du Nord. Le polypropylène fond à une température de +95°C, ce qui augmente le risque de rupture du tuyau au maximum de la puissance de la chaudière.

Il est judicieux d'utiliser exclusivement des tuyaux métalliques, bien que leur installation soit complexe.

La tuyauterie métallique est considérée comme la plus fiable. Elle supporte les températures élevées du fluide caloporteur, mais son installation nécessite des travaux de soudure.

Lors du choix du diamètre du tuyau, il faut tenir compte du nombre de radiateurs. Pour 4 à 5 radiateurs, une conduite de 25 mm de diamètre et un by-pass de 20 mm conviennent. Pour un circuit de 6 à 8 radiateurs, on utilise une conduite de 32 mm et un by-pass de 25 mm.

Si le système fonctionne par gravité, il faut choisir une conduite de 40 mm ou plus. Plus il y a de radiateurs dans le système, plus le diamètre des tuyaux doit être grand, sinon il sera difficile d'effectuer l'équilibrage par la suite.

Il est également important de calculer correctement le nombre de sections des radiateurs. Le fluide caloporteur, en entrant dans le premier radiateur, possède le rendement le plus élevé. L'eau y est refroidie d'au moins 20 degrés. Au final, en sortie, l'eau à 50 degrés se mélange à un fluide à +70 degrés.

En conséquence, le deuxième radiateur reçoit un fluide caloporteur à une température plus basse. En passant par chaque radiateur, la température du fluide diminuera de plus en plus.

Pour compenser les pertes de chaleur et assurer le dégagement thermique nécessaire de chaque radiateur, il faut augmenter le nombre de sections des radiateurs. Pour le premier radiateur, il faut prévoir 100 % de puissance, pour le deuxième – 110 %, pour le troisième – 120 %, etc.

Connexion des éléments chauffants et des tuyaux

Le by-pass est intégré à la conduite existante, il est fabriqué séparément avec des raccords. La distance entre les raccords est prise en compte avec une tolérance de 2 mm, afin que lors du soudage des vannes d'angle avec l'américaine, le radiateur puisse s'insérer.

Le jeu admissible lors du serrage de l'américaine est généralement de 1 à 2 mm. Si cette distance est dépassée, elle se déformera et fuira. Pour obtenir des dimensions précises, il faut dévisser les vannes d'angle du radiateur et mesurer la distance entre les centres des raccords.

Des tés sont soudés ou raccordés aux raccords, une ouverture est réservée pour le by-pass. Le deuxième té est pris sur mesure – on mesure la distance entre les axes centraux des raccords, en tenant compte de la dimension d'emboîtement du by-pass sur le té.

Réalisation des travaux de soudure

Lors du soudage, si les tuyaux sont métalliques, il est important d'éviter les bavures internes. Si la moitié du diamètre du tuyau est obstruée, le fluide caloporteur sous pression préférera passer par une conduite plus large. En conséquence, les radiateurs risquent de ne pas recevoir suffisamment de chaleur.

Si une bavure se forme lors du soudage des éléments, il faut immédiatement refaire le travail en ressoudant les éléments.

Lors du soudage du by-pass et du tuyau principal, il faut déterminer à l'avance quelle extrémité souder en premier, car il arrive que, après avoir soudé un côté, il soit impossible d'insérer le fer à souder entre le tuyau et le té du second côté.

Une fois tous les éléments prêts, les radiateurs sont suspendus à l'aide de vannes d'angle et de raccords combinés, on place le by-pass avec ses dérivations dans la rainure, on mesure la longueur des dérivations, on coupe le surplus, on retire les raccords combinés et on les soude aux dérivations.

Dernières étapes des travaux

Avant de mettre le système en service, il est nécessaire d'éliminer l'air des canalisations et des radiateurs à l'aide de robinets de Maïevski.

De même, après la mise en service et la vérification de tous les composants et raccordements, il est important de procéder à l'équilibrage du système – égaliser la température dans tous les radiateurs en réglant la vanne à aiguille.

Dans les schémas verticaux, l'eau est alimentée par le haut via les colonnes montantes. Le vase d'expansion doit être situé au-dessus du niveau des radiateurs, et la tuyauterie est généralement encastrée dans le mur. Il est également important d'intégrer un dispositif de circulation forcée au système.

Avantages et inconvénients du système

Les principaux avantages de la “Léningradka” – la simplicité de montage, un rendement élevé, des économies sur les consommables et le montage (la rainure est réalisée pour un seul tuyau ou n'est pas faite du tout si le type d'installation ouvert est choisi).

Grâce à l'intégration de by-passes, de robinets à bille et d'un panneau de contrôle, il est devenu possible de réguler la température dans les pièces sans réduire le niveau de chaleur dans les autres pièces ; de remplacer ou de réparer les radiateurs sans arrêter le système.

Le principal inconvénient du système est la complexité des calculs, la nécessité d'un équilibrage, qui entraîne souvent des coûts supplémentaires – installation d'équipements supplémentaires, travaux de réparation, etc.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo instructive sur les schémas de mise en œuvre du système “Léningradka”:

Le système de chauffage appelé “Léningradka” est une solution économique et efficace pour chauffer les maisons de petite surface.

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