Fiche de révision : Fonctions et réseaux techniques du bâtiment

📋 Plan du Cours

1. Équipements techniques et fonctions
2. Sécurité des installations techniques
3. Équilibrage des réseaux hydrauliques
4. Régulation des installations thermiques
5. Maintenance et circuits de chauffage
6. Chauffe-eau solaire individuel
7. Centrales de traitement d’air

📖 1. Équipements techniques et fonctions

🔑 Notions clés & Définitions

• Équipements techniques : Équipements qui assurent les conditions d’environnement nécessaires à l’usage du bâtiment, notamment la température, l’humidité et la qualité de l’air.
• Fonction d’usage : Service rendu par un objet technique pour répondre aux besoins de l’utilisateur et justifier la présence de certains composants.

★ À maîtriser

• Les quatre fonctions complémentaires nécessaires au bon fonctionnement des équipements techniques sont la sécurité, l’équilibrage, la régulation et la maintenance.

📌 Le réseau primaire contient les éléments de production et leur réseau, tandis que le réseau secondaire contient les éléments liés à l’usage, comme les radiateurs ou les points de puisage.

Compléments

• Les transferts entre les réseaux primaire et secondaire peuvent être assurés par :
  • une bouteille de découplage
  • un échangeur de chaleur
  • un ballon de stockage
  • de simples tés

• Dans un chauffage hydraulique, la fonction d’usage repose sur la production, les émetteurs et le réseau de distribution, y compris les pompes et les échangeurs.

📖 2. Sécurité des installations techniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Fonction de sécurité : Fonction qui vise à faire fonctionner l’installation sans risque pour les usagers ni pour l’installation, en anticipant les risques réguliers et exceptionnels.

★ À maîtriser

• Les hautes températures peuvent mettre les occupants en danger, tandis que les hautes pressions peuvent mettre en danger les installations et les utilisateurs.

📌 Le vase d’expansion gère la pression en permanence, tandis que la soupape intervient exceptionnellement.

Compléments

• Les basses températures exposent les installations au gel et peuvent mettre les utilisateurs en danger ; la protection peut consister à vidanger l’installation ou à ajouter du glycol à l’eau.

• Le purgeur d’air évacue automatiquement les gaz, dont l’oxygène, formés lors du chauffage de l’eau ; cela limite la corrosion et évite une perte de puissance.

💡 Astuce mémo

Oxygène évacué → corrosion limitée

📖 3. Équilibrage des réseaux hydrauliques

🔑 Notions clés & Définitions

• Fonction d’équilibrage : Opération réalisée à la mise en service, particulièrement nécessaire dans les réseaux hydrauliques ou aérauliques ramifiés.

★ À maîtriser

• Pour alimenter le réseau de radiateurs le plus défavorable, on dimensionne la pompe en conséquence, puis on ajoute des résistances ou des pertes de charge aux réseaux plus facilement accessibles afin de répartir les débits.

Compléments

📌 Si la pompe choisie est plus puissante que nécessaire, on ajoute des résistances ou des pertes de charge pour réduire le débit.

💡 Astuce mémo

Réseau facile d’accès → pertes de charge ajoutées

📖 4. Régulation des installations thermiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Fonction de régulation : Adaptation en temps réel du fonctionnement de l’installation à la demande de l’usager et aux perturbations extérieures.

★ À maîtriser

📌 En boucle ouverte, la régulation mesure une perturbation ; en boucle fermée, elle régule notamment la température à partir de la température intérieure.

📐 Formule - La puissance thermique transférée par l’eau vérifie $P = q_m C_p \Delta T$, où $q_m$ est le débit massique, $C_p$ la capacité calorifique de l’eau et $\Delta T$ la différence de température entre l’aller et le retour.

Compléments

• La régulation comporte généralement un niveau global ou central, qui évite l’usage abusif de l’énergie, et un niveau local, qui répond aux besoins des usagers.

• La température extérieure peut servir à réguler en boucle ouverte la température globale du réseau de chauffage.

• Le fonctionnement du brûleur d’une chaudière et le robinet thermostatique d’un radiateur sont des exemples de régulation en boucle fermée.

• Une vanne trois voies en mélange permet de réguler globalement le réseau secondaire selon la température extérieure.

• La variation de débit peut être obtenue par une vanne trois voies en décharge inversée ou par la variation de la fréquence de rotation de la pompe.

💡 Astuce mémo

Boucle ouverte : perturbation mesurée ; boucle fermée : température intérieure mesurée

📖 5. Maintenance et circuits de chauffage

🔑 Notions clés & Définitions

• Maintenance : Opérations qui permettent de maintenir un équipement en fonctionnement ou de le réparer.
• Échangeur à plaques : Dispositif qui permet un échange de chaleur sans échange de fluide.

• Bouteille de découplage : Dispositif qui rend indépendants les débits primaire et secondaire dans une installation comportant des chaudières ou plusieurs circuits.

📝 Points essentiels

• Les vannes de sectionnement ou d’isolement et les filtres, notamment les filtres à tamis, sont ajoutés pour faciliter la maintenance.

📌 Pour une bouteille de découplage, le débit primaire doit être supérieur au débit secondaire ; les variations de débit restent alors au secondaire sans influencer la qualité de la régulation côté primaire.

📖 6. Chauffe-eau solaire individuel

🔑 Notions clés & Définitions

• Chauffe-eau solaire individuel : Système de production d’eau chaude sanitaire utilisant l’énergie solaire.

★ À maîtriser

• L’appoint d’un chauffe-eau solaire compense le manque de soleil.

• Dans le système représenté, le bouclage réchauffe le bas du ballon, élève Tb, arrête souvent la pompe solaire lorsque Tb est supérieure à Tc, et laisse alors l’appoint entretenir la température du ballon.

Compléments

📌 Pour améliorer la rentabilité du système, l’appoint doit fonctionner le moins possible ; il est placé au-dessus de l’échangeur solaire et régulé selon la température près du point de tirage du ballon.

• La régulation du circuit solaire compare la température à la sortie du capteur solaire, Tc, à la température en bas du ballon, Tb, afin d’éviter de refroidir l’eau du ballon.

• Le bouclage d’eau chaude sanitaire vise à éviter la prolifération de bactéries comme les légionelles et peut aussi améliorer le confort.

💡 Astuce mémo

Bouclage trop chaud en bas → pompe solaire à l’arrêt

📖 7. Centrales de traitement d’air

🔑 Notions clés & Définitions

• Centrale de traitement d’air : Équipement qui prépare l’air par différents traitements afin de maintenir un local dans des conditions définies.

★ À maîtriser

• Une centrale de traitement d’air prend en compte : la température, l’humidité relative, la propreté de l’air, notamment les impuretés et les odeurs, le niveau sonore, la qualité de la diffusion

• La batterie froide refroidit et déshumidifie l’air : ses surfaces froides provoquent la condensation de la vapeur d’eau contenue dans l’air traité.

Compléments

• Les traitements possibles sont :
  • la filtration
  • le chauffage
  • le refroidissement
  • la déshumidification
  • l’humidification

• Le débit d’air neuf nécessaire à la qualité de l’air est complété par de l’air recyclé, car le débit requis pour le traitement complet est bien supérieur au débit d’air neuf nécessaire.

• La batterie froide est alimentée par de l’eau froide produite par un groupe froid ou directement par le fluide frigorigène de celui-ci.

📌 Un pressostat haute pression coupe le fonctionnement du groupe froid si la pression dépasse une valeur maximale.

💡 Astuce mémo

Batterie froide → refroidissement et condensation