La recherche de performance thermique et de confort accru pousse au développement de solutions basse température en chauffage et en rafraîchissement.
Des émetteurs basse température en chauffage comme en rafraîchissement maximisent le rendement des générateurs dont le rendement est le plus élevé, comme les chaudières à condensation gaz ou fioul, les pompes à chaleur eau glycolée/eau, eau/eau et air/eau.
Les industriels et les entreprises allemandes traduisent cette idée en solutions techniques en partant de leurs traditions et de leur savoir-faire. Les Allemands ont notamment inventé le « Thermische Bauteilaktivierung » ou activation thermique du cœur du béton qui transforme toute la structure d’un bâtiment en un énorme émetteur basse température. A BAU 2017, cette activation se présente sous deux formes différentes.
De tels ouvrages arrivent préfabriqués sur le chantier. Les canalisations incorporées sont destinées à « tempérer » le béton pour valoriser au mieux fdes générateurs de chauffage ou d’eau glacée basse température. © P.P.
Intégrer le chauffage en préfabrication
Tout d’abord, l’Allemagne possède une longue expérience de la préfabrication en béton, avec un étroit maillage du territoire qui permet d’utiliser un peu partout des ouvrages préfabriqués en béton. Désormais, les préfabricateurs introduisent des tubes en PEX (Polyéthylène Réticulé) ou en PE/Alu/PEX directement dans les murs ou dans les prédalles+dalles préfabriqués en béton.
Nous utilisons largement en France les murs de façade en béton armé préfabriqués. Ils se composent de deux voiles de béton armé réunis par un ferraillage. Une fois en place sur le chantier, on coule du béton dans l’intervalle entre les deux voiles.
En Allemagne, les préfabricateurs comme Laumer (www.laumer.de) incorporent des canalisations en matière de synthèse dans le voile béton intérieur. Ils seront utilisés pour la « températion » du béton. Les préfabricateurs intègrent aussi des canalisations dans les prédalles et pratiquement dans tout élément de béton préfabriqué, sauf les escaliers.
Ils préfabriquent même des toitures terrasse en béton, non-isolées ou bien isolées par en-dessous, avec des tubes incorporés. Chargés en eau glycolée, ces derniers servent alors de source froide d’une pompe à chaleur en mode chauffage. Cette solution n’est pas réversible.
La dalle active – incorporer des tubes en matière de synthèse dans le ferraillage des ouvrages en béton avant coulage – est utilisée en Allemagne depuis une quinzaine d’année. Selon l’effet principal recherché – chauffer ou rafraîchir – les tubes sont placé plus près de la surface haute de la dalle (chauffer) ou de sa surface basse (rafraîchir). Lasolution dalle active convient à des bâtiments dont les besoins de puissance sont relativement faibles, compris entre 10 et 30W/m² pour le chauffage et 30 à 40 W/m² pour le rafraîchissement. © P.P.
La dalle active en chauffage et en rafraîchissement
Ensuite, une autre solution, baptisée Betonkernaktivierunget connue sous le nom de dalleactive en français, est conçue pour les chantiers classiques avec coulage du béton sur site. Un réseau de tubes en matière de synthèse, installé sur un treillis métallique, est incorporé aux dalles ou aux murs de refend du bâtiment au moment de leur coulage.
Les éléments de treillis portant des tubes sont souvent préfabriqués et livrés sur les chantiers au fur et à mesure de leur avancement. Uponor, Rehau ou Roth comptent parmi les spécialistes de cette technologie. L'eau circule dans ces tubes noyés dans le béton et permet, selon sa température, soit le stockage et la diffusion lente de chaleur, soit l'absorption de chaleur, donc le rafraîchissement, par la masse du béton.
Le système dalle active transforme la totalité du volume de béton équipé en échangeur de chaleur, cela permet de dimensionner les ouvrages pour une différence de température minime entre la température ambiante du bâtiment et la température de départ d'eau dans les tubes.
En réhabilitation, Uponor a développé Renovis avec l’aide de Knauf, c’est une solution sèche pour équiper les murs de panneaux préfabriqués destinés au chauffage et au rafraîchissement. Chaque panneau pèse 14,3 kg/m² et fonctionne pour des températures de départ comprise entre 15 et 55°C.
Faibles puissances et températures de départ réduites
En raison de son inertie, la dalle active ne peut être le seul système de chauffage ou de rafraîchissement du bâtiment. Elle ne peut pas absorber des pics de chaleur provoqués par les occupants d’une salle de réunion. Mais la dalle active et les systèmes avec des tubes incorporés lors de leur préfabrication fournissent, été comme hiver, une température de base.
Par conséquent, les ouvrages traditionnels de chauffage, de rafraîchissement doivent être très peu inertes et sont chargés de l’ajustement de température. Ce qui réduit fortement leur dimensionnement. La puissance fournie par le béton activé en chauffage ou absorbée en rafraîchissement, varie de 30 à 40 W par m² de dalle ou de mur si on porte la différence de température entre l’ambiance et le béton à 4 K.
Cette puissance est un maximum pour éviter tout risque de condensation sur les dalles et murs en béton en mode rafraîchissement. Pour son procédé « Dalle Active Uponor CONTEC », Uponor recommande des températures de départ comprises entre 25 et 35°C en chauffage, entre 16 et 20°C en rafraîchissement.
Pour la rénovation, Uponor propose une solution de plaques de plâtres pré-équipées de tubes en Uponor Minitec en PEX de faibles diamètres. Ces plaques sont posées sur une ossature métallique et assurent chauffage et rafraîchissement basse température. © P.P
Des solutions basse température en réhabilitation
A BAU 2017, Uponor a présenté tout un ensemble de solutions pour le chauffage/rafraîchissement basse température en réhabilitation. Sa solution Minitec pour mur et plafonds est une sorte de renversement du plancher basse température.
Des tubes sont enclipsés au plafond et sur les murs sur des rails porteurs, puis recouverts de plaques de plâtre spécifiques. Uponor a acheté l’entreprise Zent-Frenger Energy Solutions en 2011, un spécialiste de la basse température et des surfaces radiantes basé à Hambourg. Pour la première fois, les nombreuses solutions de Zent-Frenger étaient intégrées à l’offre Uponor et présentées sur le même stand.
Parmi celles-ci, le mur chauffant-rafraîchissant Tenno – à base de panneaux formés de tubes cuivre et de diffuseurs aluminium – et plutôt destiné au tertiaire. Uponor a également dévoilé le système Renovis développé avec l’aide de Knauf. Il s’agit de plaques de plâtre de 15 mm d’épaisseur, proposées en 3 dimensions : 625 x 800, 1200 ou 2000 mm.
Ces plaques contiennent un réseau de tubes de 9,9 x 1,1 mm. Chaque plaque est donc un émetteur basse température. Les plaques sont ensuite raccordées à un distributeur, comme des boucles de plancher chauffant. Le distributeur porte une régulation globale et une par départ.
En achetant Zent-Frenger Energy Solutions, Uponor a trouvé chez ce fabricant un choix étendu de plafonds chauffants-rafraîchissants, avec toutes sortes de finitions esthétiques, acoustiques et thermiques. © P.P.
Un grand choix de plafonds froids
Deux fabricants ont exposé un large choix de plafonds chauffants- rafraîchissants : Uponor et Lindner. Uponor a présenté notamment deux nouveaux produits dans sa gamme Varicool de panneaux de plafonds. Baptisés Varicoll Carbon, ils contiennent des plaques de graphite – excellent conducteur de chaleur – pour améliorer puissances et rendements.
Avec une différence de température de 10 K entre la température de la pièce et la température de l’eau circulant dans les panneaux de plafond, le Varicool Carbon A affiche des puissances absorbées en froid de 100 à 120 W/m², selon sa finition de sous-face, et de 160à 180 W/m² de puissance chauffage avec une différence de température de 20 K.
Le Varicool Carbon S affiche pour sa part de meilleurs rendements, mais n’offre qu’une seule finition de sous-face : 125 W/m² à 10 K en froid et 199 W/m² à 20 K en chaud.
Outre la puissance en froid et en chaud, Uponor sait varier l’effet d’absorption acoustique de ses panneaux de plafonds chauffants et rafraîchissants. La partie thermique des panneaux est toujours similaire : des tubes de cuivre enclipsés dans des diffuseurs aluminium pour améliorer la performance. Les séries Varicool Carbon A et S ajoutent des plaques de graphite pour booster les rendements.
Jusqu’à 244 W/m² en froid
De son côté, l’Allemand Lindner, bien représenté en France (https://www.lindner-group.com/fr/produits/heating-and-cooling-technologies.html), mais portant relativement mal connu, proposait à BAU un choix incroyablement large de solutions de plafonds chauffants et rafraîchissants suspendus sous le nom générique de Plafotherm.
Ses offres s’étendent de 112 W/m² en froid à 10K et de 126 W/m² en chaud à 20K pour des plafonds métalliques suspendus horizontaux à 132 froid /174 W/m² chaud pour ses cassettes Plafotherm DS 312/313/320.
Sa gamme Plafotherm Z, formée de lames (baffles dans leur langage) suspendues verticalement (30 x 3000 x 150 ou 300 mm), atteint même jusqu’à 244 W/² absorbés en froid (ΔT = 10K) pour des lames verticales espacées de 99 mm. La puissance absorbée baisse à 122 W/m² (24,W/m linéaire) si les lames sont espacées de 198 mm.
Destinés au rafraîchissement, les plafonds Lindner à lames verticales (baffles) atteignent des puissances d’absorption de chaleur jusqu’à 244 W/m² à ΔT = 10K pour un écartement de 99 mm entre les lames. © P.P.
Lindner propose des plafonds métalliques horizontaux chauffants et rafraîchissants, sur-mesure, avec un choix de finitions de sous-face acoustiques et esthétiques.
Source : batirama.com / Pascal Poggi