Fiche de révision : Réseaux et équipements techniques du bâtiment

📋 Plan du Cours

1. Fonctions et organisation des installations
2. Sécurité et équilibrage hydrauliques
3. Régulation thermique des installations
4. Maintenance et échange thermique
5. Chauffage par chaudière ou échangeur
6. Chauffe-eau solaire individuel
7. Centrales de traitement d’air

📖 1. Fonctions et organisation des installations

🔑 Notions clés & Définitions

• Équipements techniques : Équipements d’un bâtiment assurant les caractéristiques d’environnement nécessaires à son usage, notamment la température, l’humidité et la qualité de l’air, pour le confort ou la santé.
• 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 sont :
  • la sécurité
  • l’équilibrage
  • la régulation
  • 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.

Compléments

• Les exemples d’éléments de production du réseau primaire comprennent :

  • une chaudière
  • une pompe à chaleur
  • des panneaux solaires
  • une pompe
  • des tubes

• Les exemples d’éléments liés à l’usage du réseau secondaire comprennent :

  • des radiateurs
  • des points de puisage
  • des tubes

• Les éléments de transfert entre réseaux primaire et secondaire peuvent être :

  • une bouteille de découplage
  • un échangeur de chaleur
  • un ballon de stockage
  • de simples tés

• Une installation de chauffage hydraulique comprend : la production, les émetteurs, le réseau de distribution, y compris les pompes et les échangeurs

📖 2. Sécurité et équilibrage hydrauliques

🔑 Notions clés & Définitions

• Fonction de sécurité : Fonction assurant le fonctionnement de l’installation sans risque pour les usagers ni pour l’installation, en anticipant les risques réguliers et exceptionnels.
• Fonction d’équilibrage : Opération réalisée à la mise en service, particulièrement nécessaire dans les réseaux hydrauliques ou aérauliques ramifiés.

★ À maîtriser

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

• Dans un réseau de radiateurs, la pompe est dimensionnée pour alimenter le réseau le plus défavorable, mais l’eau va prioritairement vers les réseaux les plus facilement accessibles ; l’ajout de résistances ou de pertes de charge corrige cette répartition.

Compléments

• Les basses températures présentent un risque de gel et un danger pour les utilisateurs ; les moyens cités sont la vidange des installations ou l’ajout de glycol dans l’eau.

• Les hautes températures présentent principalement un danger pour les occupants.

• Les hautes pressions présentent un danger pour les installations et les utilisateurs.

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

• Si la pompe choisie est plus puissante que nécessaire, l’ajout de résistance ou de pertes de charge permet de réduire le débit.

💡 Astuce mémo

Ajouter des pertes de charge rééquilibre les débits ou réduit un débit excessif.

📖 3. Régulation thermique des installations

🔑 Notions clés & Définitions

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

★ À maîtriser

• La régulation comporte généralement un niveau global ou central pour éviter l’usage abusif de l’énergie et un niveau local pour répondre aux besoins des usagers.

📌 En boucle ouverte, la régulation mesure une perturbation ; l’exemple donné est la température extérieure utilisée pour réguler globalement la température du réseau de chauffage.

• Les exemples de régulation en boucle fermée sont : la régulation locale du chauffage selon la température intérieure, le fonctionnement du brûleur d’une chaudière, le robinet thermostatique d’un radiateur

📐 Formule - La puissance thermique varie selon $P = q_m C_p \Delta T$, où $q_m$ est le débit massique d’eau, $C_p$ sa capacité calorifique et $\Delta T$ la variation de température entre l’aller et le retour.

Compléments

• Une vanne trois voies en mélange régule globalement le réseau secondaire en fonction de la température extérieure.

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

💡 Astuce mémo

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

📖 4. Maintenance et échange thermique

🔑 Notions clés & Définitions

• Fonction maintenance : Ensemble des opérations permettant de maintenir un équipement en fonctionnement ou de le réparer.
• Échangeur à plaques : Un échangeur à plaques permet un échange de chaleur sans échange de fluide.

📝 Points essentiels

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

📖 5. Chauffage par chaudière ou échangeur

🔑 Notions clés & Définitions

• Bouteille de découplage : Dispositif, ou casse-pression, rendant indépendants les débits primaire et secondaire dans les installations comportant des chaudières ou plusieurs circuits.

★ À maîtriser

📌 La condition indiquée pour la bouteille de découplage est que le débit primaire soit supérieur au débit secondaire.

Compléments

• Avec une bouteille de découplage, les variations de débit restent 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 compense le manque de soleil et doit fonctionner le moins possible pour favoriser la rentabilité du système.

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

Compléments

• La position de l’appoint au-dessus de l’échangeur solaire et sa régulation selon la température près du point de tirage du ballon limitent son fonctionnement.

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

• Le bouclage peut réchauffer le bas du ballon, élever Tb au-dessus de Tc, maintenir la pompe solaire à l’arrêt et laisser l’appoint entretenir la température du ballon.

💡 Astuce mémo

Le bouclage réchauffe le bas du ballon → la régulation solaire peut rester à l’arrêt.

📖 7. Centrales de traitement d’air

🔑 Notions clés & Définitions

• Centrale de traitement d’air : Une centrale de traitement d’air prépare l’air par un ensemble de traitements afin de maintenir un local à des conditions définies.

★ À maîtriser

• Les paramètres pris en compte sont :

  • la température
  • l’humidité relative
  • la propreté de l’air
  • le niveau sonore
  • la qualité de la diffusion

• Les traitements possibles sont :

  • la filtration
  • le chauffage
  • le refroidissement
  • la déshumidification
  • l’humidification

• Le débit d’air nécessaire au traitement complet est supérieur au débit d’air neuf nécessaire à la qualité de l’air, et l’air neuf est complété par de l’air recyclé repris dans la salle pour économiser l’énergie.

• La batterie froide refroidit et déshumidifie l’air ; ses surfaces froides peuvent condenser la vapeur d’eau contenue dans l’air traité.

Compléments

• 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.