chauffage central: généralités et dessins

Transcription

chauffage central: généralités et dessins
Fonds de Formation professionnelle de la Construction
Manuel modulaire Chauffage central
MODULE 1.1
Chauffage central:
généralités et dessins
techniques d’installations
M A N U E L M O D U L A I R E C H A U F FA G E C E N T R A L
1.1 - Chauffage central: généralités
et dessins techniques d’installation
FONDS DE FORMATION PROFESSIONNELLE DE LA CONSTRUCTION (FFC)
Rue Royale 45 - B-1000 Bruxelles
Tél.: +32 2 210 03 33 – Fax: +32 2 210 03 99
Website: www.laconstruction.be - E-mail: [email protected]
@ Fonds de Formation professionnelle de la Construction, Bruxelles, 2008.
Tous droits de reproduction, de traduction et d’adaptation, par quelque procédé que ce soit, réservés pour tous les pays.
D/2008/1698/03
2
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Avant-propos
Situation
Bien qu’il existe déjà plusieurs publications sur le chauffage central, celles-ci sont trop souvent théoriques ou même dépassées.
La rédaction d’un manuel pratique s’imposait donc pour répondre à une demande certaine.
A l’initiative de l’UBIC, sous la houlette de son président, Roland
Debruyne, et avec le soutien de la BOUWUNIE, le FFC (Fonds de
Formation professionnelle de la Construction) a reçu pour mission la rédaction du “Manuel modulaire Chauffage central”.
Quelques volumes sont maintenant disponibles, les autres volumes suivront dans le courant des toutes prochaines années.
Certains éléments que l’on retrouve dans le manuel
“L’installateur sanitaire” seront traités en lien étroit par le comité
de rédaction de ce manuel.
En ce qui concerne le traitement de l’air, nous collaborons avec
l’ATIC (l’Association technique du secteur HVAC) et l’ACA (l’organisation professionnelle de l’air conditionné).
Notre comité de rédaction se compose de personnes motivées
issues de l’enseignement, de la formation professionnelle et
d’entreprises de chauffage.
Notre ouvrage de référence est constitué de différents modules
et s’inspire du profil professionnel. Un module pourra être composé de différents volumes. Ainsi, nous retrouvons des volumes
axés sur l’exécution du travail (monteurs), alors que d’autres
sont orientés vers l’entretien (techniciens) ou le développement
de l’installation (installateurs).
Notre manuel veut offrir au lecteur une approche plus visuelle du
sujet et alterne pour cela les textes et les illustrations.
Nous voulons rester proches de la réalité et nous en tenir aux
principes de l’apprentissage des compétences. Voilà pourquoi
nous accordons la préférence à une orientation pratique dans la
description de chaque thème. Néanmoins, nos volumes ne
reprennent pas d’exercices pratiques puisque ce ne sont pas
des manuels scolaires.
Avant-propos
3
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Autonomie vis-à-vis de la formation
Cet ouvrage de référence est développé de façon à être accessible à différents groupes-cibles.
Nous sommes partisans de la formation permanente: ce manuel
pourra être consulté aussi bien par un élève d’une école secondaire, que par un apprenant en formation continue ou par un
installateur de chauffage central désirant rester informé.
Une approche intégrée
L’installation durable sera intégrée dans les différents modules.
Pour éviter les redites, nous avons choisi de consacrer, dans
chaque volume, un chapitre particulier aux sciences appliquées.
Nous essayerons d’intégrer le plus possible des thèmes tels que
la sécurité, la santé et l’environnement. Ceux-ci pourront
néanmoins être abordés séparément, si nécessaire.
Les normes et les publications du CSTC seront traitées dans
la même optique.
Stefaan Vanthourenhout,
Président du FFC.
Rédaction
Coordination
Léon Du Four
Comité de rédaction
Paul Adriaenssens, Inge De Saedeleir, Marc Decat, Gustaaf
Flamant, Marc Legrand, Eric Maertens, René Onkelinx,
Jacques Rouseu, Patrick Uten
Dessins
Thomas De Jongh
Comité de lecture
Gaston Ledoyen, René Onkelinx, Alain Hilaert
Contact
Vous pouvez adresser toutes vos remarques, questions au:
FFC - Rue Royale 45 - 1000 Bruxelles
Tél.: 02 210 03 33 - Fax: 02 210 03 99
www.laconstruction.be
Remarque
Les dessins d’habitations utilisés sont basés sur les maquettes éditées par le FFC et peuvent être utilisés en complément,
pour mieux comprendre le caractère tridimensionnel d’un plan
d’habitation.
Rédaction
4
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Table des matières
Avant-propos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Table des matières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1 Le chauffage central . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2 Confort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.2 Température de l’air . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.3 Humidité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.4 Vitesse de l’air . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.5 Composition de l’air . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3 Principes de chauffage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3.1 Classement des systèmes de chauffage . . . . . . . . . . 11
1.3.2 Fluide caloporteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.4 Le chauffage central à eau chaude . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.1 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.2 Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.4.3 Distribution - transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.4.4 Emission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.4.5 Régulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2 Lecture de plans et dessins de construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.1 Normalisations et conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3 Dessin de projection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.1 La projection parallèle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.2 La projection centrale ou perspective linéaire . . . . . . 30
2.3.3 La perspective naturelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.4 Projections axonométriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.4.2 Isométrie (iso = égal) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.4.3 Dimétrie (di = deux) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.4.4 Trimétrie (tri= trois) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.5 Projections obliques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.5.1 Axonométrie cavalière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.5.2 Axonométrie cabinet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.6 Projection orthogonale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.7 Cotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.7.1 Cotes de niveau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.7.2 Cotes des conduites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Table des matières
5
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.8 Échelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.8.1 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.8.2 Echelles préférentielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.9 Lecture de plans de construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.9.1 Cartouche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.9.2 Plan de situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.9.3 Plan d’implantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.9.4 Coupes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.9.5 Plan des façades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.10 Représentation des installations dans les dessins de
....
construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.10.1 Symboles des conduites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.10.2 Symboles des appareils de chauffage . . . . . . . . . . 48
2.10.3 Symboles des accessoires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.11 Tuyauteries dans les dessins de construction . . . . . . . . . 49
2.11.1 Tuyauteries dans les dessins en coupe . . . . . . . . . . 49
2.11.2 Tracé de la tuyauterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.12 Dessin isométrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.12.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.12.2 Système d’axes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.12.3 Conduites en projection isométrique . . . . . . . . . . . 53
2.12.4 Exemple d’installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.12.5 Vue éclatée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.13 Croquis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3 Sciences appliquées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.1 Unités de base: système SI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.1.1 Mesures de longueur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.1.2 Unités de temps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.1.3 Unités de masse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.2 Unités dérivées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.2.1 Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.2.2 Volumes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.2.3 Pression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.2.4 Température . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Table des matières
6
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
1
Le chauffage central
1.1 Introduction
Bien que la problématique du chauffage soit très ancienne, le
métier d’installateur en chauffage central existe depuis moins
longtemps que des métiers apparentés tels que celui du forgeron ou du plombier.
Le début de nos systèmes actuels de chauffage date d’environ 150 ans.
Le développement des chaufferies a pourtant commencé des
centaines années avant notre ère, à l’époque où l’Europe
Centrale et l’Europe du Nord étaient encore couvertes de
neige et de glace. On ne construisait pas encore de maisons
en pierre et la chaufferie se trouvait au milieu de l’habitation.
Le foyer était un simple trou dans le sol et servait à la fois
pour chauffer l’habitation et cuire les aliments. La fumée s’évacuait par les ouvertures des portes et des fenêtres et par
des ouvertures du toit.
Les fouilles effectuées dans des sites et des bâtiments
d’époque romaine ont révélé que les Romains utilisaient déjà
une espèce de chauffage central. Leurs “hypocaustes”
étaient une sorte de chauffage à air chaud combiné avec un
chauffage par le sol. Les gaz de combustion, provenant d’un
local de chauffe central situé généralement en dehors du
bâtiment, étaient amenés par une canalisation souterraine
vers l’hypocauste (espace situé sous le plancher) et en
étaient évacués par les conduits de fumée. Les conduits en
pierre et le plancher étaient réchauffés par la chaleur des gaz
de combustion et restituaient cette chaleur au local. On retrouve des vestiges de ce type de chauffage en Belgique, au
Luxembourg, en Allemagne...
Source: Chaleur et climat - UBIC
Chapitre 1: Le chauffage central
7
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Au 12e siècle, on parle de chauffage par poêle en faïence,
mais les châteaux étaient généralement chauffés par un feu
ouvert. Le développement du chauffage central actuel commence vers 1830.
C’est entre 1870 et 1890 qu’on a importé d’Amérique les premières chaudières et les premiers radiateurs en fonte, la première chaudière à éléments étant commercialisée en 1895.
Depuis lors, les chaudières de chauffage central ont été
considérablement améliorées.
À l’heure actuelle, la plupart des habitations sont équipées
d’une installation de chauffage central.
1.2 Confort
1.2.1 Généralités
L’installation de chauffage sert avant tout à offrir du confort
(bien-être) aux habitants d’une maison et aux occupants des
locaux de séjour et de travail.
Le confort est un concept très difficile à cerner. Pour éprouver une sensation de confort, il faut d’abord que de nombreux facteurs soient réunis. La sensation de confort est très
subjective.
La température moyenne de la peau humaine se situe entre
32 °C et 33 °C, et comme la température ambiante est inférieure, le corps humain perd de la chaleur au profit de son
environnement.
Les facteurs suivants ont une grande importance pour la
régulation du confort:
• la température de l’air,
• la température superficielle des murs, des planchers et des
fenêtres,
• l’humidité ambiante,
• la vitesse de l’air dans la pièce,
• la composition de l’air.
Source: Radson
Chapitre 1: Le chauffage central
8
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
L’installation de chauffage central a pour fonction d’amener
les locaux à la température (sèche) voulue et de les y maintenir. D’autres facteurs (comme l’humidité de l’air) devront être
régulés à l’aide d’autres installations (une installation de climatisation, par exemple).
Le corps humain est capable de réguler lui-même ses pertes
calorifiques dans certaines limites, en dehors desquelles il
dépend de la régulation artificielle du climat intérieur.
Le chauffage des bâtiments représente une part considérable
de la consommation d’énergie; il s’indique donc de réaliser
des économies dans ce secteur.
Si l’installation de chauffage et le bâtiment sont bien conçus
et bien réalisés, on parvient à économiser jusqu’à 50 % de la
consommation évaluée au départ.
1.2.2 Température de l’air
1.2.2.1 La température intérieure
En général, on trouve agréable une température ambiante de
20 °C à 22 °C. Les personnes âgées préfèrent souvent une
température un peu plus élevée.
Il est d’usage d’indiquer sur notre plan de construction, pour
chaque pièce, la température garantie en cas de température
extérieure minimale.
Il arrive pourtant que les occupants trouvent la température
inconfortable, bien que le thermomètre mesure effectivement
la température calculée. Il y a plusieurs explications à cela.
Un plancher froid peut refroidir les pieds tandis que les couleurs des murs peuvent également donner une impression de
froid.
Lors des relevés, on mesure la température ambiante à une
hauteur d’environ 1,50 m au-dessus du niveau du plancher.
Or, il est très important d’atteindre la température souhaitée
non seulement à une hauteur de 1,50 m, mais autant que
possible partout dans le local. Il faut faire en sorte que les
écarts de température ne soient pas supérieurs à 3 °C.
Source: Thomas De Jongh
Chapitre 1: Le chauffage central
9
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Quelques températures de confort selon NBN B62-003 (1):
• pièces de séjour:
20 °C,
• chambres à coucher:
16 °C à 18 °C,
• salles de bains:
22 °C à 24 °C,
• cages d’escalier et W.-C.: 16 °C.
1.2.2.2 La température extérieure
La température à l’intérieur de la maison dépend avant tout
de la température qui règne à l’extérieur. L’installation de
chauffage doit maintenir la température intérieure aussi constante que possible, que la température extérieure soit de
-5 °C ou de +10 °C.
La norme NBN B62-003(1) stipule, entre autres, les températures extérieures dont il faudra tenir compte pour calculer le
besoin de chaleur d’un logement, et ces températures sont
différentes d’une région à l’autre.
Quelques exemples:
• Bruxelles:
- 8 °C,
• Oostende:
- 7 °C,
• Saint-Hubert: - 12 °C.
Source: NBN 62-003
1.2.2.3 Température superficielle
En-dehors de la température de l’air, la température superficielle des murs, des fenêtres et des planchers a également
une grande influence sur la sensation de confort des occupants d’un local à cause du rayonnement.
(1) Voir aussi prEN ISO 15927-5
Chapitre 1: Le chauffage central
10
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Par exemple: la température ambiante d’une pièce est de
22 °C à 1,50 m du plancher, mais la température du plancher
n’est que de 10 °C. Il s’ensuit que l’on est incommodé d’avoir
les pieds froids. On éprouve une impression d’inconfort. Pour
avoir une plus grande impression de confort, on va donc
demander une température de l’air plus élevée.
Si l’on va s’asseoir devant une grande fenêtre à simple
vitrage, on a également une impression d’inconfort, à cause
de la grande surface froide.
1.2.3 Humidité
L’humidité relative exprime le
rapport (à la température
considérée) entre la quantité
de vapeur présente et la
quantité maximum possible.
La quantité de vapeur d’eau présente dans l’air qui nous
entoure détermine notre sensation de confort. Pour indiquer
ces limites, on va déterminer l’humidité relative. L’humidité
relative est le rapport entre la teneur en humidité effective et
la teneur maximale en humidité.
L’idéal est d’avoir une humidité de l’air comprise entre 30 et
70 %.
1.2.4 Vitesse de l’air
La vitesse de l’air dans une pièce peut causer une impression
de courant d’air et diminuer la sensation de confort. La
vitesse de l’air ne peut pas dépasser 0,2 à 0,3 m/s.
1.2.5 Composition de l’air
Quand plusieurs personnes séjournent longtemps dans une
pièce, l’air se pollue. L’air peut également être pollué par des
particules et des substances odorantes qui affectent négativement l’impression de confort. C’est pourquoi on prévoira
une ventilation, avec environ 0,6 à 1 renouvellement d’air par
heure. La norme de ventilation NBN D50-001 a d’ailleurs été
élaborée pour déterminer les exigences correctes.
1.3 Principes de chauffage
1.3.1 Classement des systèmes de chauffage
Il existe tellement de systèmes de chauffage différents qu’il
est uniquement possible de les classer selon différents thèmes, par exemple suivant:
• le mode de production de chaleur: appareils individuels,
chauffage central ou chauffage à distance;
• la source d’énergie: charbon, bois, gaz, fioul domestique,
électricité, soleil ou vent;
• fluide caloporteur: eau, vapeur, huile thermique ou air;
• le mode d’émission de chaleur: convection, rayonnement
ou convection et rayonnement.
Chapitre 1: Le chauffage central
11
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Chaque système possède ses caractéristiques que l’on peut
qualifier d’avantageuses ou de désavantageuses par rapport
au bâtiment et à ses habitants.
1.3.2 Chauffage individuel
On entend, par chauffage individuel, le chauffage d’une pièce
par un ou plusieurs appareils de chauffage qui y sont installés. Ces appareils de chauffage transformeront sur place l’énergie en chaleur pour chauffer la pièce.
Ce sont par exemple:
• le chauffage électrique, direct ou à accumulation,
• les convecteurs à gaz,
• les poêles et feux ouverts,
• les aérothermes au gaz.
Source: Pelgrim
Source: Faber
Source: Well Straler
Source: Pelgrim
Source: Thomas De Jongh
Chapitre 1: Le chauffage central
12
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
1.3.3 Chauffage central
À l’opposé du chauffage individuel, où la source de chaleur
se trouve toujours dans le local à chauffer, l’emplacement de
l’appareil de chauffe d’une installation de chauffage central
est libre. La production de chaleur s’effectue dans une chaudière ou dans un générateur d’air chaud. La chaleur qui y est
produite est transmise au fluide caloporteur (eau, air, vapeur,
huile thermique) qui amène la chaleur dans les locaux à
chauffer via des gaines ou des conduites. En cas de chauffage à eau chaude, la chaleur transportée est émise par des
corps de chauffe (radiateurs, convecteurs...). En cas de
chauffage à air chaud, l’air chaud pénètre dans le local par
des grilles.
On voit bien, d’après ce qui précède, qu’une installation de
chauffage central se compose de quatre éléments nettement
distincts:
– la source de chaleur = production,
– le caloporteur + conduites ou gaines = distribution,
– les appareils qui émettent la chaleur = émission,
– les éléments qui régulent la température = régulation.
On distingue différents systèmes, selon la disposition et le
groupement des éléments. C’est surtout le mode de construction qui détermine le système choisi.
Source: Thomas De Jongh
1.3.4 Avantages et inconvénients
Les avantages du chauffage central par rapport au chauffage
individuel sont les suivants:
• un chauffage homogène du local grâce à une disposition
favorable des corps de chauffe;
• une pollution atmosphérique proportionnellement moins
importante;
Chapitre 1: Le chauffage central
13
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
• l’absence de manipulation de combustible ou de cendres
dans le logement;
• la bonne rentabilité d’utilisation du combustible;
• volume occupé par les corps de chauffe réduit;
• le nombre de cheminées d’un bâtiment est réduit à une
seule évacuation des gaz de combustion;
• il faut moins d’entretien;
• il est possible de produire également l’eau chaude sanitaire.
Ses inconvénients sont:
• des frais d’installation plus élevés;
• si la chaudière tombe en panne, il n’y a plus du tout de
chauffage;
• outre les coûts en carburant, il y a aussi des coûts de courant électrique pour le circulateur et les appareils de régulation;
• les pertes d’énergie dans le réseau de distribution;
• le risque de gel de l’eau dans les radiateurs.
1.3.5 Fluide caloporteur
Source: Aardgas
Le fluide caloporteur est le moyen de transport qui conduit la
chaleur vers les lieux d’utilisations. Plusieurs possibilités existent en matière de fluide caloporteur:
• l’eau: on peut chauffer de l’eau et la faire circuler; on parle
alors de chauffage à eau chaude. Si l’on chauffe l’eau à une
température supérieure à 95 °C, on parle de chauffage à
eau surchauffée. Dans ce cas, la pression de service sera
plus élevée.
• l’air: on chauffe l’air à l’aide d’un générateur à air chaud.
• la vapeur: une chaudière équipée d’un ballon produit la
vapeur. On comprendra très facilement qu’il est complexe
de régler un chauffage à vapeur, car la température de la
vapeur est d’au moins 100 °C. Le chauffage à vapeur se
subdivise en chauffage à haute pression et chauffage à
basse pression.
• l’huile thermique: ce médium est utilisé dans les applications industrielles où l’on demande des températures élevées.
Dans un premier temps, nous n’analyserons ici que le
chauffage central à eau chaude, le chauffage à air chaud
avec gaines sera traité ultérieurement.
Source: Vlaamse Gemeenschap
Aminal
La conduite qui amène l’eau de la chaudière vers les radiateurs est appelée conduite de départ. La conduite qui ramène
l’eau des radiateurs à la chaudière s’appelle conduite de
retour.
Chapitre 1: Le chauffage central
14
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
1.4 Le chauffage central à eau chaude
1.4.1 Principe
Dans une installation de chauffage central à eau chaude,
l’eau est réchauffée dans la chaudière (production) à une
température maximum de 90 °C sous une pression maximum
de 3 bars (300 kPa). Un système de distribution, composé
d’une tuyauterie avec départ et retour (distribution), amène
cette eau chaude dans les corps de chauffe qui émettent la
chaleur nécessaire dans les locaux où ils sont installés (émission). De ce fait, l’eau refroidit. Elle s’écoule ensuite dans la
tuyauterie de retour pour regagner la chaudière où le cycle
recommence.
L’eau circule ainsi en circuit fermé. La circulation d’eau peut
se faire naturellement et on parle alors de circulation naturelle
(thermosiphon), ou artificiellement et on parle alors de circulation forcée (circulation par pompe).
Source: Thomas De Jongh
Explication:
Ligne rouge =
Ligne bleue =
I=
II =
III =
conduite de départ
conduite de retour
production
distribution
émission
Chapitre 1: Le chauffage central
15
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
1.4.2 Production
1.4.2.1 La chaudière
La chaudière a pour but de transmettre la chaleur libérée par
la combustion du combustible, avec le moins possible de
perte d’énergie, au fluide utilisé dans l’installation (eau, air,
vapeur ou huile thermique).
Explication:
I=
production
Source: Thomas De Jongh
On peut subdiviser les chaudières suivant toutes sortes de
critères, par exemple:
• le type de chaudière: chaudière au sol ou chaudière murale;
• le médium qui transporte la chaleur: chaudière à eau
chaude, générateur d’air chaud, chaudière à vapeur ou
huile thermique;
• le matériau: chaudière en fonte, en tôle acier ou inox, en
cuivre ou en aluminium;
• le combustible utilisé: combustible solide, gaz naturel, gaz
de pétrole liquide (butane ou propane), gasoil, fioul léger ou
fioul lourd.
Source: Weishaupt
Quel que soit le type de la chaudière, il doit répondre aux
normes en vigueur en matière de puissance, de rendement et
de pression de service.
1.4.2.2 Combustibles solides
Parmi les combustibles solides, on trouve différentes sortes
de charbon et de bois. Les “pellets” en fibres de bois rentrent
dans cette catégorie.
On n’utilise plus beaucoup les chaudières à combustible
solide (sauf dans le nord-est de la France), bien que les chaudières à “pellets” refassent leur apparition dans certaines
régions.
Chapitre 1: Le chauffage central
16
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
1.4.2.3 Combustibles liquides
Les combustibles liquides se subdivisent en:
• gasoil,
• gasoil extra,
• fioul lourd,
• fioul extra-lourd.
Dans le secteur du chauffage, le combustible liquide le plus
utilisé, et de loin, est le gasoil. Il existe un nouveau type de
gasoil de chauffage sur le marché (depuis 2003), le gasoil de
chauffage extra. Ce gasoil de chauffage contient moins de
soufre et répond mieux aux exigences des nouvelles chaudières de chauffage écologiques et à haut rendement.
Source: Informazout
Source: Informazout
Source: Weishaupt
Source: Weishaupt
Chapitre 1: Le chauffage central
17
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
1.4.2.4 Combustibles gazeux
Les différentes sortes de gaz sont divisées en trois familles
au niveau international:
• 1re famille: gaz de ville (gaz de cokerie),
• 2e famille: gaz naturels,
• 3e famille: gaz de pétrole liquéfié (butane, propane).
On n’utilise presque plus les gaz d’usine à gaz. Les gaz de
pétrole liquéfiés sont utilisés dans les endroits où il n’y a pas
de réseau de distribution. Le gaz naturel est très utilisé: le
développement de nouvelles chaudières et le prix de revient
offrent des perspectives intéressantes à des fins de chauffage.
Source: Intercom
Source: Shellgas
Source: Buderus
Source: Junkers
Chapitre 1: Le chauffage central
18
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
1.4.3 Distribution - transport
La tuyauterie a pour fonction de transporter l’eau chaude
vers les corps de chauffe et de ramener l’eau refroidie à la
chaudière. Sa pose peut se faire selon deux systèmes de distribution: l’installation à un tuyau (monotube) ou à deux
tuyaux (bitube).
1.4.3.1 Les tuyaux
Le transport de l’eau chaude s’effectue dans des tuyaux
d’acier, de cuivre ou de matière synthétique. Il existe aussi
sur le marché des tuyaux composés d’une combinaison de
matériaux.
Tous les tubes doivent satisfaire aux normes concernant:
• le diamètre nominal et l’épaisseur de la paroi,
• la pression nominale et la pression de service auxquelles
les tuyaux doivent pouvoir résister.
Pour limiter au maximum les déperditions thermiques dans la
tuyauterie, il faut limiter autant que possible la longueur de
cette tuyauterie (bonne conception) et isoler les tuyaux proprement dits lorsqu’ils traversent des locaux non chauffés.
Source: Thomas De Jongh
Explication:
II =
distribution
Tuyau en acier
Source: Georg Fischer
Les tuyaux en acier utilisés dans les installations de chauffage central sont de type fileté pour les petits diamètres: de
DN 10 (3/8”) à DN 40 (6/4”).
Cette gamme comporte aussi des tubes d’acier à paroi
mince, plus faciles à cintrer et assemblés à l’aide de raccords
spéciaux.
Chapitre 1: Le chauffage central
19
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Pour les grands diamètres (à partir de DN 50 ou 2”), on
emploie uniquement des tubes d’acier soudables. Les tuyaux
soudés sont plus solides, mais ils nécessitent un personnel
plus qualifié et leur démontage est impossible par la suite.
Tuyau en cuivre
Les tuyaux en cuivre s’utilisent dans les petites installations
et offrent les avantages suivants par rapport aux tuyaux en
acier:
• ils se travaillent plus facilement (ils sont plus faciles à cintrer
et à souder);
• ils sont disponibles en rouleaux et ne nécessitent donc pas
de raccords dans la chape;
• ils sont plus lisses et, par conséquent, provoquent moins
de perte de charge;
• ils résistent mieux à la corrosion;
• ils sont mieux protégés et isolés par une gaine synthétique.
Source: Wieland
Tuyau en matière synthétique
Les tuyaux en matière synthétique ont de plus en plus de
succès dans les installations d’eau chaude, surtout parce que
les différents fabricants ont fait beaucoup de progrès, ces
dernières années, dans le domaine de la qualité et de la
durée de vie. À l’heure actuelle, on utilise des tuyaux en
matière synthétique pour le chauffage par le sol, mais on fait
aussi appel à ces tuyaux dans les installations classiques où
les radiateurs sont desservis individuellement par un collecteur central.
Les tuyaux en matière synthétique offrent les avantages suivants:
• ils sont très bon marché;
• ils ne sont pas sujets à la corrosion;
• ils sont très faciles à poser (légers et pliables);
• ils ont une action isolante contre les déperditions thermiques et électriques.
Chapitre 1: Le chauffage central
20
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Mais les propriétés suivantes sont moins intéressantes:
• ils sont sensibles à la température (ils se dilatent beaucoup
et limitent la température de l’eau à max. 80 à 100 °C);
• ils sont moins solides (ils sont plus tendres, ils flambent, ils
se perforent, on risque de les écraser en marchant dessus);
• certains tuyaux sont perméables à l’oxygène, ce qui peut
entraîner la corrosion des éléments métalliques.
Source: WTH chauffage par le sol
Chapitre 1: Le chauffage central
21
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
1.4.3.2 Système bitube
Le système de distribution le plus utilisé est le système
bitube.
Source: Thomas De Jongh
Explication(1):
Températures par exemple avec un régime de chauffe 75/65
1 = ␪v
= temp. de l’eau au départ de la chaudière
= 75 °C
2 = ␪in = temp. de l’eau à l’entrée
= 75 °C
3 = ␪out = temp. de l’eau à la sortie
= 65 °C
4 = ␪in = temp. de l’eau à l’entrée
= 75 °C
5 = ␪out = temp. de l’eau à la sortie
= 65 °C
6 = ␪r
= temp. de l’eau au retour dans la chaudière = 65 °C
Chaque corps de chauffe est alimenté par de l’eau à la
même température et la différence de température entre les
corps de chauffe est la même (p. ex. 80/60, 75/65).
1.4.3.3 Système monotube
Dans le système à un tuyau, c’est le même tuyau qui assure
l’amenée comme le retour de l’eau, et on forme ainsi différents circuits. On ne peut placer qu’un nombre limité de
corps de chauffe par circuit. Dans une maison qui contient
beaucoup de corps de chauffe, il faut poser plusieurs circuits.
Dans cette configuration, chaque corps de chauffe d’un
même circuit est toujours alimenté par de l’eau à une température décroissante.
(1) Symboles: Rapport CSTC n°1-1992
Chapitre 1: Le chauffage central
22
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Chaque radiateur est alimenté à une température différente de l’eau et la différence de température entre les corps
de chauffe est différente.
Par exemple:
Source: Thomas De Jongh
Explications(1):
Températures par exemple avec un régime de chauffe 75/65
1 = ␪v
= temp. de l’eau au départ de la chaudière
= 75 °C
2 = ␪in = temp. de l’eau à l’entrée
= 75 °C
3 = ␪out = temp. de l’eau à la sortie
= 71 °C
4 = ␪in = temp. de l’eau à l’entrée
= 71 °C
5 = ␪out = temp. de l’eau à la sortie
= 65 °C
6 = ␪r
= temp. de l’eau au retour dans la chaudière = 65 °C
1.4.4 Emission
Les corps de chauffe utilisés dans une installation de chauffage central à eau chaude servent à céder la chaleur
transportée par l’eau aux locaux à chauffer.
Source: Thomas De Jongh
Explication:
III =
émission
(1) Symboles: Rapport CSTC n°1-1992
Chapitre 1: Le chauffage central
23
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
On peut classer les corps de chauffe suivant:
• le mode d’émission de la chaleur: par rayonnement et
convection ou uniquement par convection;
• la forme: tubes (cannelés ou non), radiateurs à panneaux
(avec ou sans ailettes), radiateurs à éléments, convecteurs
muraux, plinthes chauffantes ou convecteurs au sol;
• le matériau: fonte, acier ou aluminium.
La combinaison de tous ces critères aboutit évidemment à
une grande variété de types et modèles différents, ce qui ne
facilite pas le choix. Il y a, en outre, d’autres aspects qui
interviennent, par exemple l’esthétique, l’espace disponible
pour la pose, la facilité de l’entretien, etc.
Source: Vasco
Source: Radson
Source: Wirsbo - Velta
Chapitre 1: Le chauffage central
24
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
1.4.5 Régulation
Le système de chauffage n’a pas besoin de tourner continuellement à plein rendement. L’installation de chauffage est
calculée sur les températures extérieures les plus basses
possibles (p. ex. - 8 °C). Ces températures ne sont atteintes
que quelques jours par an.
Source: Thomas De Jongh
Tous les locaux ne sont pas chauffés comme prévu (p. ex.
garage, hall, rangement...), raison pour laquelle il faudra moduler la puissance.
Cette régulation a pour but d’adapter l’émission de chaleur par
les corps de chauffe aux besoins de chaleur, afin que la température intérieure reste aussi constante que possible. On y parvient en régulant le débit d’eau ou la température de l’eau.
1.4.5.1 Régulation du débit de l’eau
La régulation de l’émission de chaleur des radiateurs passe
par une action sur le débit de l’eau qui traverse chaque radiateur; elle s’effectue à l’aide d’une vanne de radiateur.
Les vannes de radiateur peuvent être des vannes à commande manuelle ou thermostatique.
Vanne de radiateur à commande manuelle
Source: Comap
La vanne à commande manuelle agit uniquement sur le débit
d’eau qui traverse le corps de chauffe.
L’inconvénient de ces vannes est évidemment que l’utilisateur ne peut pas régler l’installation de manière optimale.
Vanne de radiateur thermostatique
Une vanne thermostatique régule automatiquement le débit
d’eau en fonction de la température ambiante souhaitée et
prédéfinie. La tête de vanne thermostatique est équipée d’un
élément sensible à la température.
Une vanne thermostatique bien fabriquée peut fonctionner
avec une grande précision, ce qui permet de maintenir la
température intérieure (et donc généralement aussi le confort
thermique) à un niveau suffisamment constant.
Chapitre 1: Le chauffage central
25
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
De plus, les vannes thermostatiques procurent, en principe,
une économie d’énergie non négligeable, surtout parce qu’elles sont en mesure de limiter ou de couper l’émission de chaleur en cas de hausse soudaine de la température (p. ex.
gains solaires). On évite ainsi une surchauffe excessive.
1.4.5.2 Régulation de la température de l’eau
On peut régler la température de l’eau par mélange ou en
fonction de la température de chaudière à condition de
disposer d’une chaudière à basse température.
Robinet mélangeur
Au contraire des vannes thermostatiques qui agissent sur le
débit d’eau, les robinets thermostatiques régulent la température de l’eau d’amenée.
Source: Comap
Le mélangeur peut être placé à un endroit proche de la chaudière, où une partie de l’eau de retour est mélangée à l’eau
de départ. Plus on mélange l’eau de retour à l’eau de départ,
plus la température de l’eau qui arrive aux corps de chauffe
sera basse et donc plus leur émission de chaleur sera faible.
L’inverse est évidemment aussi vrai.
Lorsque la vanne de radiateur fonctionne individuellement, le
mélangeur agira donc en même temps sur l’émission de chaleur de tous les corps de chauffe.
Le mélange de l’eau peut être commandé manuellement (p.
ex. en fonction des saisons), mais il est conseillé de le faire
fonctionner en mode automatique, en combinaison avec un
capteur extérieur.
Cela veut dire qu’un appareil de régulation central (une régulation liée aux conditions climatiques) choisit de manière optimale la température de l’eau de départ en fonction de la température extérieure moyenne.
Chaudière à basse température
On remarquera ici que la régulation de la température de
l’eau est également possible directement, en adaptant la
température de l’eau dans la chaudière. La meilleure solution
pour cela consiste à utiliser une chaudière spéciale basse
température pour éviter tout danger de corrosion.
La régulation manuelle s’effectue avec un aquastat de chaudière. La régulation automatique s’effectue avec un régulateur central (une régulation liée aux conditions climatiques).
Quand il fait plus froid dehors, la température de l’eau de
chauffage s’élève.
Chapitre 1: Le chauffage central
26
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
On applique souvent les deux régulations conjointement
(température et débit).
1.4.5.3 Régulation de la température intérieure
Il n’est pas nécessaire de maintenir les températures intérieures d’un logement au même niveau en permanence. Pour
tenir compte des périodes d’absence ainsi que des situations
de jour et de nuit, on utilise un thermostat d’ambiance.
Le thermostat d’ambiance se place dans une pièce de référence (par exemple dans le living), à un endroit où la température peut être mesurée sans subir d’influences (soleil, courant
d’air, rayonnement de froid ou de chaleur). La température
intérieure mesurée est comparée à une valeur fixée au
thermostat.
Source: Theben
Selon le cas, le thermostat d’ambiance commandera la marche ou l’arrêt de la chaudière ou du circulateur. D’autres
thermostats (sonde d’ambiance) vont agir sur la température
de l’eau, qu’ils règlent via un régulateur central.
On trouve sur le marché des thermostats d’ambiance sophistiqués à lecture et réglages numériques, que l’on peut programmer de manière très précise.
Source: Weishaupt
Chapitre 1: Le chauffage central
27
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2
Lecture de plans et dessins de construction
2.1 Normalisations et conventions
Normes de dessin adaptées aux installations techniques:
• NBN - ISO 4067 - 1 Dessins techniques - Installations Partie 1: Symboles graphiques pour plomberie, chauffage,
ventilation et canalisations (1992).
• NBN - ISO 4067 - 2 Dessins de bâtiment et de génie civil Installations - Partie 2: Représentation simplifiée des appareils sanitaires (1992).
• NBN - ISO 4067 - 6 Dessins techniques - Installations Partie 6: Symboles graphiques pour systèmes d’alimentation en eau et de drainage dans le sol (1992).
• EN - ISO 6412 - 1
Dessins techniques - Représentation
simplifiée des tuyaux et lignes de tuyauteries - Partie 1:
Règles générales et représentation orthogonale (1995).
• ISO 1219 Fluid power systems and components - Graphic
symbols and circuit diagrams (1995).
• ISO 5456: Méthodes de projection (1996).
• NBN 232 01: Chauffage central, ventilation et conditionnement d’air - Symboles - Tuyauteries et accessoires (1968).
• CSTC Rapport n° 3 Symboles graphiques généraux pour la
construction - 1998.
2.2 Introduction
Au cours des siècles, les hommes ont toujours recherché un
moyen de communiquer entre eux. Au langage du corps
(expressions, gestes...) a succédé le langage parlé. Très vite
sont arrivés les signes tracés sur les pierres et dans le sable.
C’est de là que proviennent notre alphabet et les autres types
d’écritures, comme l’écriture chinoise.
Mais pour décrire un objet, on a continué à travailler avec des
signes et des dessins. Les auteurs de projets, techniciens et
hommes de métier emploient encore toujours des dessins ou
des croquis pour décrire certains objets.
Avant de pouvoir ébaucher un dessin (technique), il faut d’abord disposer d’une vision dans l’espace suffisante et établir
des conventions sur la méthode de dessins.
Les chapitres suivants expliquent le principe de la projection,
ou en d’autres termes la réalisation de vues, à l’aide d’exemples tirés du monde de la technique de la construction.
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
28
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Aperçu des méthodes de projection
Projection centrale
Projection parallèle
Perspective à trois points
Perspective
à un point
Axonométrique
(système à trois axes)
Projection
isométrique
Projection
dimétrique
Projection
trimétrique
Perspective
à deux points
Oblique
Cavalière
Cabinet
Perspective
en plongée
Perspective
en contreplongée
Perspective
naturelle
Orthogonale
(projection rectangulaire dièdre)
Européenne
Américaine
2.3 Dessin de projection
Lorsqu’on parle de projections, il faut imaginer que l’objet est
projeté en ombre chinoise sur un écran.
On distingue deux grands groupes de formes en projection:
les projections centrales � et les projections parallèles �
(comme la perspective).
�
�
Source: Thomas De Jongh
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
29
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.3.1 La projection parallèle
La projection parallèle sert à communiquer des informations
sur un objet donné. On distingue différentes espèces de projections, ayant chacune des conventions différentes.
Il existe différentes formes de projections parallèles:
• la projection axonométrique (système à trois axes),
• la projection orthogonale (projection rectangulaire),
• la projection oblique.
Source: Thomas De Jongh
2.3.2 La projection centrale ou perspective linéaire
On part ici de la direction du regard de l’observateur et on
obtient une image très fidèle à la réalité. Selon le point de
vue, on a, entre autres:
• une perspective à un point,
• une perspective à deux points,
• une perspective à trois points:
- en plongée, (aérienne, à vol d’oiseau),
- en contre-plongée.
Nous n’approfondirons pas ces méthodes de dessin.
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
30
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Source: Thomas De Jongh
2.3.3 La perspective naturelle
Les méthodes de projection précédentes ont pour but d’obtenir une représentation technique aussi fidèle que possible.
Avec la perspective naturelle, un peintre aura une image artistique ou une image réaliste.
Cette méthode de dessin ne sera pas approfondie ici.
2.4 Projections axonométriques
2.4.1 Introduction
En axonométrie (le système à trois axes), les lignes de projection sont parallèles entre elles et perpendiculaires au plan de
projection. Ensuite, on tourne l’objet jusqu’à ce qu’on
obtienne une représentation intéressante.
Ce type de projection parallèle donne une image relativement
fidèle des vues regardées à distance.
Parmi les différentes possibilités de représentation axonométrique, seules quelques-unes sont recommandées:
• l’isométrie;
• la dimétrie,
• la trimétrie.
Selon la norme internationale ISO 5456-3: 1996.
Source: Thomas De Jongh
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
31
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.4.2 Isométrie (iso = égal)
On parle d’isométrie quand les trois axes partagent un cercle
en trois parties égales. Il s’ensuit donc que les axes forment
un angle de 120° entre eux. Les axes X et Y forment ainsi un
angle de 30° avec la ligne auxiliaire horizontale passant par le
centre axonométrique.
Source: Thomas De Jongh
Aucune surface n’est parallèle à l’observateur. Ceci implique
que le facteur de réduction des trois axes soit identique.
Axes
X
Y
Z
Proportion
1
1
1
C’est de cette méthode qu’est déduit le dessin d’installation
isométrique. Ce sujet fera l’objet d’un chapitre ultérieur.
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
32
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.4.3 Dimétrie (di = deux)
La projection dimétrique donne une représentation très fidèle
de l’objet.
Les vues se présentent dans un rapport très proche de la
perception de l’œil.
L’axe Y forme un angle de 7° avec l’axe horizontal. L’axe X
est dessiné selon un angle de 42° avec l’axe horizontal.
Toutes les dimensions portées sur l’axe X sont dessinées à
l’échelle 2/3 ou 1/2.
Source: Thomas De Jongh
Axes
Proportion
X
Y
Z
2/3 of 1/2
1
1
2.4.4 Trimétrie (tri= trois)
En trimétrie, ou axonométrie oblique, le plan de projection est
parallèle à un plan de coordonnée et au plan principal de
l’objet à représenter, dont la projection conserve une échelle
identique.
Deux des axes de coordonnées projetés sont orthogonaux.
La direction et l’échelle du troisième axe de coordonnée projeté sont arbitraires. On utilise différents types d’axonométries obliques en raison de leur simplicité.
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
33
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Source: Thomas De Jongh
2.5 Projections obliques
Source: Thomas De Jongh
2.5.1 Axonométrie cavalière
Le plan de projection est habituellement vertical et le troisième axe de coordonnée est dessiné selon un angle de 45°.
Les dimensions réelles de l’objet (ou la même échelle) sont
conservées dans les trois axes. Cette méthode présente, de
ce fait, d’importantes distorsions optiques.
Source: Thomas De Jongh
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
34
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.5.2 Axonométrie cabinet
Afin d’éviter les illusions d’optique de l’axonométrie cavalière,
on applique aux lignes de projection obliques un facteur de
réduction de 0,65 (longueur oblique = 2/3 de la longueur
oblique). Il est ainsi possible d’obtenir un rendu plus proche
de la réalité.
Un facteur de 0,5 (la moitié de la longueur réelle) est toutefois
souvent utilisé à la place de 0,65, afin de faciliter les conversions.
Source: Thomas De Jongh
2.6 Projection orthogonale
Cette projection est également appelée projection dièdre.
Source: Thomas De Jongh
Dans ce type de projection, les lignes projetées sont également perpendiculaires au plan de projection, mais au
contraire de l’axonométrie, l’objet est tourné de manière à
être aussi parallèle que possible au plan. À première vue,
cette image ne paraît pas intéressante, mais c’est pourtant la
plus importante en technique. Il existe quatre formes différentes de cette projection dièdre. C’est la méthode européenne
(méthode du premier dièdre) qui est la plus utilisée, suivie
par la méthode américaine (méthode du troisième dièdre).
Sur les plans de construction, on s’écarte de la méthode de
projection européenne; on place généralement la vue de gauche à gauche et la vue de droite à droite de la vue de face.
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
35
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Source: Thomas De Jongh
2.7 Cotes
Nous allons traiter ici des types de cotes:
Chaînes de cotes, ou cotes partielles (série unique) (1)
Ces dernières sont, avec les cotes totales, les plus utilisées
dans le dessin technique appliqué à la construction. Le total
de toutes les cotes partielles doit être égal à la cote totale.
Cotes totales (en parallèle) (3)
Elle va de pair avec la chaîne de cotes et en représente la
somme.
Dans l’exemple suivant, la somme de la chaîne de cotes est
égale à la cote totale:
Source: Thomas De Jongh
Cotes cumulatives (2)
Toutes les cotes ont la même origine et chacune représente
toujours la somme de toutes les précédentes.
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
36
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.7.1 Cotes de niveau
Cette cote est établie selon la norme ISO 129: 1985.
Source: Thomas De Jongh
2.7.2 Cotes des conduites
Les cotes des conduites représentées dans les dessins de
détail (ou dans les commandes) sont toujours indiquées sur
les axes.
Bon
Mauvais
Mauvais
Source: Thomas De Jongh
2.8 Échelles
Les échelles sont normalisées selon la norme E 04-013. Cette
norme belge correspond aux normes internationales ISO
5455 - 1979 et NF E 04-506.
2.8.1 Définitions
L’échelle représente la proportion entre
linéaire d’un objet tel que représenté sur
dimension réelle:
• la grandeur réelle est représentée par 1:1
• l’échelle d’agrandissement par
X:1
• l’échelle de réduction par
1:X
On écrit aussi: 1/10 ou 10 %.
une dimension
un projet et sa
(p. ex.: 2:1)
(p. ex.: 1:10)
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
37
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.8.2 Echelles préférentielles
Quelques exemples d’échelles fréquemment utilisées:
Échelle
Application - Usage
2:1
1:1
1:2
1:5
Dessin de détail de
petites pièces
1:20
Equipements techniques
1:50
Plans
1:100
Avant-projets
1:500
Plan d’implantation
1:1000
1:2000
Plan de situation, plan de
lotissement, plan du cadastre
1:6000
1:10000
1:15000
Plan de situation/plan communal
2.9 Lecture de plans de construction
Les plans (ou dessins) de construction constituent, en fait,
des messages entre un “émetteur” et un ou plusieurs “récepteurs”. Chaque message est la traduction d’une idée ou
d’une information. Pour être compris par le “récepteur”, le
message doit reposer sur des conventions, sur un langage
commun.
Les symboles graphiques ont été coulés dans des normes
nationales et internationales, et le CSTC(1) les a passés en
revue dans son rapport n° 3 (1998). Ce sont les conventions
reprises dans ce rapport que nous allons utiliser dans la suite
de ces volumes.
2.9.1 Cartouche
L’étude du plan commence par la lecture et la compréhension du cartouche.
Le cartouche est une source d’informations concernant le
travail à exécuter.
(1) Centre Scientifique et Technique de la Construction
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
38
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Les données que l’on retrouve dans le cartouche sont:
• Province et commune
Le cartouche nous renseigne sur la province et la
commune dans lesquelles est située l’habitation.
• Adresse du chantier (quartier et n°)
L’adresse exacte est mentionnée ici, ainsi qu’éventuellement le n° du lot dans le lotissement.
• Auteur (architecte)
Le nom de l’architecte.
• Maître de l’ouvrage (client)
Le nom du propriétaire ou du client.
• Entrepreneur
Le nom de la firme qui exécute les travaux.
• Date
La date d’exécution du dessin et des modifications
est indiquée ici. À première vue, cette mention ne
semble pas très importante, mais il est indispensable de vérifier que l’on travaille bien avec le plan le
plus récent.
• Échelle
- Le rapport entre la dimension réelle et la dimension
du plan.
- Les plans de construction sont souvent représentés à l’échelle 1:50 (ou 1/50).
- Les dimensions sont exprimées en centimètres. En
d’autres termes, un cm sur le plan représente
50 cm dans la réalité.
• Légende (elle est parfois également dessinée sur le plan de
construction)
La légende est l’énumération des composantes de
l’installation avec leur représentation graphique ou
symbolique.
Le plan de construction d’une habitation est souvent constitué de plusieurs plans.
Le cartouche indique donc leur numéro d’identité et spécifie
de quel plan partiel il s’agit (p. ex.: plan de situation, plan
d’implantation, coupes, électricité, chauffage, etc.).
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
39
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Source: Thomas De Jongh
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
40
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.9.2 Plan de situation
Un plan de situation indique de manière claire de quelle parcelle il s’agit dans un quartier donné. C’est une carte sur
laquelle sont représentées les différentes parcelles attenantes
ainsi que les rues, de façon à établir clairement la situation de
la parcelle concernée par rapport aux autres constructions.
Le plan est souvent dessiné à l’échelle 1:1000.
Une donnée particulière du plan de situation est constituée
par la rose des vents ou l’indication de la direction du Nord.
La flèche pointe vers le Nord. Cette donnée sera très importante pour le chauffagiste afin de calculer les déperditions
calorifiques du bâtiment.
Source: Thomas De Jongh
ATTENTION
Cette flèche pointe vers le Nord.
Si l’on parle, par exemple, d’un vent du Nord, cela voudra
dire que le vent souffle de la direction opposée à celle de la
flèche.
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
41
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.9.3 Plan d’implantation
Le plan d’implantation est comparable au plan de situation.
Il est cependant plus détaillé et rend compte de la situation
aux abords immédiats de la parcelle concernée. On y trouvera, par exemple, le tracé de la rue ainsi que des différents
équipements utilitaires tels que le téléphone, l’électricité, les
conduites d’eau, de gaz et d’égout.
L’emplacement de la construction qui doit être érigée y apparaît clairement. Nous pourrons déjà déduire l’orientation des
différentes façades à l’aide de la rose des vents (le plus souvent, une simple flèche pointant vers le Nord).
Source: FFC
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
42
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.9.4 Coupes
2.9.4.1 Vue en plan (coupe horizontale)
Une coupe est une représentation des parties d’une construction situées dans et sous le plan de coupe. Le bâtiment
est donc coupé en deux, après quoi, on ôte la partie supérieure. En regardant depuis le dessus de la construction, il
devient possible d’observer la disposition des pièces. Cette
méthode des coupes horizontales est utilisée afin de dessiner
les différentes vues en plan.
On distingue:
• le plan des fondations,
• le plan du rez-de-chaussée,
• les plans des différents étages.
Les conduites de chauffage seront toujours dessinées sur
ces coupes, afin que l’installateur sache où poser les conduites et les corps de chauffe.
Les vues en plan de la construction sont réalisées en admettant que le plan sécant se situe à 1 m au-dessus du sol et à
10 cm au-dessus des seuils de fenêtre, même si ces fenêtres
sont situées plus haut qu’un mètre.
L’indication des coupes horizontales est souvent négligée
dans les vues ou les plans des façades.
Source: Thomas De Jongh
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
43
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
L’emplacement des points d’entrée des différents équipements utilitaires se retrouve également sur ce plan.
2.9.4.2 Coupe verticale
La coupe verticale scinde la construction en deux sur un plan
vertical.
L’endroit où se situe le plan sécant est matérialisé par une
ligne en trait mixte (sur la vue en plan), épaissie à ses extrémités ou par 2 lignes de part et d’autre du dessin.
La coupe est caractérisée à l’aide de deux lettres majuscules,
p.ex. A-A ou B-B. Le sens d’observation est indiqué par de
petites flèches dirigées de façon à percer le plan sécant.
La coupe verticale scinde donc l’ensemble du bâtiment et
l’on imagine que la partie située entre l’observateur et le plan
sécant est ôtée. Attention au sens d’observation (flèches).
Source: Thomas De Jongh
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
44
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.9.5 Plan des façades
Un plan de chacune des façades de l’immeuble est réalisé.
C’est ainsi que l’on parlera p. ex. du “côté rue” ou de la
façade avant, tandis que l’on utilise aussi souvent l’orientation pour désigner les façades. On parlera, par exemple, de la
façade Nord.
Source: Thomas De Jongh
Pour les petits bâtiments, comme cette maison, on ne dessine généralement pas les conduites de chauffage. On laisse
ce soin au savoir-faire de l’installateur.
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
45
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Source: Thomas De Jongh
2.10 Représentation des installations dans les dessins de construction
Avant de poser une installation, on commence par la dessiner. Le dessin de l’installation se base généralement sur des
plans existants (dessins de construction).
Un dessin d’installation reprend tous les plans d’un bâtiment
nécessaires pour représenter l’installation de manière claire et
globale. En outre, on utilise les coupes du bâtiment pour
représenter l’installation.
On préparera aussi des projections obliques ou isométriques.
Ces dessins de projection combinent les informations d’un
plan et d’une coupe.
Ainsi, le monteur saura où placer les conduites et les corps
de chauffe, et l’installateur utilisera le dessin d’installation
pour calculer les conduites ou dresser la nomenclature des
matériaux.
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
46
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.10.1 Symboles des conduites
Source: Rapport CSTC n° 3
Nature du fluide
Abréviation
Eau froide potable
WDC
Water, Drinkable,
Cold
Eau non potable
WND
Water, Non Drinkable
Eau chaude sanitaire (ECS)
WSW
Water, Sanitary,
Warm
Eau de chauffage départ
WH
Water, Heating
Eau de chauffage retour
WHR
Water, Heating,
Return
Gaz naturel
GN
Gas, Natural
Gaz propane
GP
Gas, Propan
Gaz de pétrole liquéfié (GPL)
LPG
Liquefied Petroleum
Gas
Fioul
F
Fuel
Nature de la canalisation
Abréviation
Acier couleur bleue
St
Acier galvanisé
Galva
Acier inoxydable
Inox
Cuivre
Cu
Polyéthylène
PE
Polyéthylène réticulé
PE-X
Polypropylène
PP
Polybutylène
PB
Steel
Source: Rapport CSTC n° 3
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
47
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.10.2 Symboles des appareils de chauffage
Désignation
Symbole
Radiateur
Commentaire
vue de face
vue du dessus
Radiateur à ailettes
vue de face
vue du dessus
Convecteur
vue de face
vue du dessus
Source: Rapport CSTC n° 3
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
48
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.10.3 Symboles des accessoires
Désignation
Symbole
Vanne à deux voies
Vanne à trois voies
Pompe centrifuge
Source: Rapport CSTC n° 3
2.11 Tuyauteries dans les dessins de construction
2.11.1 Tuyauteries dans les dessins en coupe
Sur les dessins de construction en coupe, on dessine toutes
les tuyauteries directement visibles dans la ligne de coupe. Il
peut s’agir des conduites visibles sur les plans (coupes horizontales) et des conduites figurant sur les coupes verticales.
Désignation
Symbole
Coupe d’une tuyauterie
Coupe d’une tuyauterie
Une conduite en coupe est dessinée sous la forme d’un petit
cercle. C’est le cas dans les situations suivantes:
• une conduite verticale vue du dessus,
• une conduite horizontale vue de face.
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
49
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.11.2 Tracé de la tuyauterie
Il est important de pouvoir suivre le tracé d’une conduite sur
un dessin.
Sur le dessin en plan du rez-de-chaussée, on doit voir à quel
endroit une conduite quitte le rez-de-chaussée pour gagner
l’étage. Par ailleurs, il faut aussi voir sur le plan de l’étage à
quel endroit la conduite en provenance du rez-de-chaussée
(ou d’un étage inférieur) est arrivée en haut.
Le changement d’étage est signalé par une flèche sur le dessin. Cette flèche indique le sens de circulation du fluide sous
un angle de 45°.
Désignation
Symbole
Conduite, va vers le haut:
tuyauterie montante
Conduite, va vers le bas:
tuyauterie descendante
Conduite, vient du bas
Conduite, vient du haut
Le dessin (p. 51) montre une tuyauterie montante continue
qui part d’un étage inférieur et traverse le plafond pour
gagner un étage supérieur.
Nous parlons de tuyauterie montante parce que le médium
(eau) est amené vers le haut dans la conduite. On le voit au
sens de la flèche.
Les conduites posées dans un faux plafond font partie du
local où doit se situer le faux plafond.
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
50
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
• Conduite provenant d’un espace situé plus haut et allant
vers un espace situé plus bas.
• Conduite provenant d’un espace situé plus bas et allant
vers un espace situé plus haut.
Quelques applications:
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
51
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.12 Dessin isométrique
2.12.1 Introduction
Il existe différentes méthodes de dessin pour représenter une
installation de manière telle qu’on voie bien comment elle se
présente. Dans un chapitre précédent, nous avons déjà étudié les méthodes de projection. La méthode de projection
européenne (de même que la méthode américaine) est une
méthode de dessin orthogonale, qui représente un objet à
l’aide de différentes vues.
Source: Viega
La méthode de dessin isométrique représente l’objet dans
l’espace.
2.12.2 Système d’axes
Le dessin selon la projection isométrique se réalise essentiellement selon trois directions principales.
Il est important de convenir quelle sera la direction de dessin
choisie. Il vaut donc mieux que chaque dessin isométrique
soit établi à l’aide de ses conventions sous la forme d’un système directionnel. En Belgique, on utilise généralement la
méthode européenne (dessin de gauche).
Source: Thomas De Jongh
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
52
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
On utilise parfois la rose des vents pour la pose des tuyauteries ou encore, comme en construction navale, les termes
bâbord et tribord.
Dans ce système d’axes, on retrouve les lignes représentées
sur le dessin précédent. Lorsqu’on dessine un prisme rectangulaire (parallélépipède rectangle) selon la méthode isométrique, on trace le pourtour selon les lignes du système
d’axes. Sur le dessin ci-dessous, la flèche indique la vue de
face.
Source: Thomas De Jongh
Les dessins et croquis isométriques sont plus faciles à réaliser si l’on utilise du papier isométrique. Il suffit de suivre les
lignes du papier pré-imprimé pour obtenir un bon dessin isométrique.
2.12.3 Conduites en projection isométrique
Une projection isométrique est une certaine manière de dessiner un système de conduites qui rend plus clair le tracé de
la tuyauterie.
Lorsque nous dessinons une conduite dans une face d’un
parallélépipède rectangle, toutes les lignes situées dans le
même plan sont parallèles aux arêtes de cette surface.
Source: Thomas De Jongh
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
53
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Lorsqu’on assemble les dessins, on obtient
le détail de la conduite, comme ci-dessous.
Un tel détail sans parallélépipède rectangle
n’est pas facile à imaginer dans l’espace.
Mais lorsqu’on extrait le détail de la conduite du parallélépipède rectangle, on obtient le
détail suivant:
En dessin isométrique, il y a une série de règles à respecter en ce qui concerne les
hachures. Lorsque la portion de conduite se trouve dans le plan vertical, les hachures
situées dans le plan dit auxiliaire sont elles aussi verticales.
Si la portion de conduite se trouve dans le plan horizontal, les hachures situées dans le
plan auxiliaire doivent être horizontales.
Source: Thomas De Jongh
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
54
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Certaines règles s’appliquent aussi aux
angles. Pour indiquer qu’un angle de
conduite est perpendiculaire (90°), on utilise
un symbole.
Lorsqu’un angle n’est pas à 90°, on utilise
des hachures pour l’indiquer.
Par souci de clarté, on peut aussi utiliser une combinaison du symbole "perpendiculaire"
et de hachures.
Quand des conduites se croisent dans une projection isométrique, le tuyau situé à l’arrière sera interrompu.
Source: Thomas De Jongh
Il est recommandé de réaliser une maquette des détails de conduite dessinés en projection
isométrique en pliant du fil de fer (fil à souder). On a ainsi une bonne idée du travail à effectuer avant de commencer à cintrer les tuyaux.
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
55
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.12.4 Exemple d’installation
À titre d’exemple, nous reprendrons ci-dessous la projection
isométrique d’une installation de gaz ainsi que celle d’une
installation de chauffage.
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
56
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
2.12.5 Vue éclatée
En anglais: “exploded view”.
Une vue éclatée permet de voir de quels éléments un appareil se compose.
Ce dessin peut aussi servir d’instructions de montage, pour
assembler un appareil dans le bon ordre. Il sert aussi à doter
les pièces d’un code que l’on utilisera pour commander des
pièces de rechange.
Dans la plupart des cas, ces dessins sont dessinés par la
méthode isométrique.
Source: Junkers
2.13 Croquis
• L’établissement de croquis est l’un des aspects les plus
importants du dessin technique. Un croquis est souvent
plus parlant qu’une longue explication orale ou écrite.
• Les croquis sont dessinés à main levée.
• Un croquis tridimensionnel donne une représentation dans
l’espace de la partie d’installation à réaliser.
• À l’aide des croquis, on réalise le dessin d’installation.
Ce croquis, à première vue simple, doit répondre à quelques
règles de base, de telle façon que la personne qui aura la
charge de le réaliser ne puisse pas commettre d’erreur.
Les lignes de projection obliques sont réduites de façon à
conférer un aspect plus naturel à la perspective.
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
57
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
De cette manière, avec un peu d’entraînement, on réalise
rapidement des croquis qui ont le mérite d’être très clairs.
Il est évidemment possible d’étoffer davantage le croquis et
de lui ajouter plus de détails.
Exemple:
Chapitre 2: Lecture de plans et dessins de construction
58
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
3
Sciences appliquées
3.1 Unités de base: système SI
Lorsqu’un Chinois de Shanghai souhaite communiquer avec
un Norvégien de Tromsö, les deux hommes ont besoin d’un
langage commun pour exprimer leurs idées. À défaut d’un tel
langage, ils courent le risque de ne jamais être “sur la même
longueur d’onde”.
Dans notre secteur, il arrive souvent que l’un parle chinois
tandis que l’autre parle norvégien. L’utilisation d’un langage
commun permet de décrire et de calculer nos installations, et
de nous comprendre.
Ce langage est le Système International d’unités (S.I.), sur
lequel tout le monde s’entend. Les unités du système international sont structurées de telle sorte que, si on les compare, on n’obtient jamais d’autre chiffre que “1”.
3.1.1 Mesures de longueur
Si nous voulons déterminer une longueur ou une distance,
nous devons utiliser des mesures de longueur. Dans le cadre
du système normalisé (S.I.), nous devons employer le mètre.
Le mètre a été déterminé en 1790 par le gouvernement français comme le quarante-millionième du méridien (la circonférence de la Terre) de Paris. Un étalon de platine marqué de
deux traits distants exactement de 1 m est conservé depuis
lors aux Archives nationales françaises.
En 1875, le mètre a été accepté comme unité internationale
pour déterminer une longueur.
En 1983, le mètre a été défini une dernière fois (provisoirement?) comme la longueur du chemin que la lumière parcourt
dans le vide en un temps de 1/299 792 458 secondes. Ce
changement de définition était devenu nécessaire car il faut
être de plus en plus précis. Bien que le mètre soit l’unité officielle, différents préfixes décimaux sont possibles. Les plus
connus sont: km, hm, dam, dm, cm et mm.
Mais dans les formules, il faut toujours convertir les distances
en mètre, sous peine de commettre de grossières erreurs.
Multiples
Unité
Subdivisions
Notation
km
hm
dam
Conversions
1 000 m
100 m
10 m
1.103 m
1.102 m
1.101 m
m
dm
cm
mm
1m
0,1 m
0,01 m
0,001 m
1.10-1 m
1.10-2 m
1.10-3 m
Chapitre 3: Sciences appliquées
59
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
3.1.2 Unités de temps
En prenant le temps comme grandeur, nous pouvons décrire
des changements. Au cours des siècles, on a recherché des
phénomènes à durée constante. Depuis des temps immémoriaux, ce sont la durée de la révolution de la Terre autour du
Soleil (une année) et la durée de la rotation de la Terre (un
jour).
C’est aux Mésopotamiens (il y a 5 000 à 6 000 ans) que nous
devons la division par douze combinée à une division par
soixante de nos unités de temps (appelées aussi mesures
goniométriques). Beaucoup de gens trouvent ce système
compliqué.
Le système décimal semble plus simple, mais on peut diviser
le nombre 12 en 2, 3, 4 et 6 parties égales, en utilisant simplement les nombres naturels. 10 ne peut être divisé qu’en 2
et en 5, 100 en 2, 4, 5, 10, 20, 25 et 50. Mais 60 peut être
divisé en 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20 et 30. On voit bien que
les Mésopotamiens avaient beaucoup de bons sens.
Laissons de côté l’histoire. Toujours est-il que la seconde
mésopotamienne est devenue la plus petite unité de temps:
1/60 de minute, 1/3 600 d’heure, 1/86 400 de journée. Les
choses semblent simples, mais sous l’influence de la physique contemporaine surtout, la seconde a été définie
comme: la durée de 9 192 631 770 périodes du rayonnement
émis par la transition entre les deux ‘niveaux hyperfins’ de
l’état fondamental de l’atome de césium 133. Il n’est pas
nécessaire de comprendre ces notions, il suffit de savoir que
c’est ainsi que fonctionnent les horloges atomiques disséminées à travers le monde, qui donnent l’heure exacte aux stations de radio. Comme vous le voyez, les petits “tops” que
l’on entend toutes les heures à la radio ont des antécédents
très compliqués...
Dans le système SI, on travaille uniquement avec la
seconde (s) comme unité de temps (t).
3.1.3 Unités de masse
La masse a été définie pour la première fois comme une propriété de l’objet par Isaac Newton (1642 ou ‘43 - 1727), entre
autres comme la force d’inertie, c’est-à-dire la résistance au
changement de l’état de mouvement. Pour parler simplement: au bowling, il faut fournir un plus grand effort pour faire
rouler une boule qui a une grande masse que pour faire rouler
une boule de petite masse. Cet effort dépend évidemment de
la force que l’on développe sur la ligne de faute au début de
la piste. Mais si vous jouiez au bowling sur la Lune, vous
Chapitre 3: Sciences appliquées
60
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
remarqueriez que votre effort serait beaucoup plus petit, alors
que rien n’aurait changé du côté de la boule. Les boules de
bowling y auraient en effet conservé leur masse. Si vous
montiez sur un pèse-personne sur la Lune, vous pèseriez
vous aussi beaucoup moins que sur la Terre, sans avoir maigri. Votre masse n’a pas changé, c’est une propriété de votre
corps et pour la modifier, il faut vous mettre au régime.
Ce n’est pas très difficile à comprendre: vous-même et votre
boule de bowling êtes restés les mêmes partout, vous avez
conservé votre masse; seules les ‘forces’ qui agissent sur
cette masse sont différentes...
Dans le système SI, on travaille uniquement
avec le kilogramme.
Cela semble anormal et il serait plus logique d’utiliser le
gramme, mais c’est ainsi qu’il en a été décidé.
Le kilogramme a été défini jadis comme la masse de 1 000
cm3 d’eau à 4 °C (c’est à cette température que l’eau est la
plus compacte et c’est entre autres pour cette raison que les
poissons et autres êtres vivants survivent à l’hiver dans un
étang ou dans l’océan). Cette masse d’eau correspond aussi
exactement à un litre.
Cette définition tient encore bon pour le moment. C’est la
seule unité qui ne repose pas sur un phénomène naturel mais
simplement sur une convention: 1 000 cm3 d’eau pure à 4 °C
(ou 277 K).
Attention, utilisez toujours le kg comme unité dans les formules. Sinon, vous ferez fausse route et votre résultat sera faux.
Notation
Conversions
1.103 kg
Multiples
mégagramme
Mg
1 000 kg
1 000 000 g
Unité
kilogramme
kg
1 kg
Subdivisions
hectogramme
hg
0,1 kg
1.10-1 kg
100 g
décagramme
dag
0,01 kg
1.10-2 kg
10 g
gramme
g
0,001 kg
1.10-3 kg
1g
décigramme
dc
0,000 1 kg
1.10-4 kg
0,1 g
centigramme
cg
0,000 01 kg
1.10-5 kg
0,01 g
milligramme
mg
0,000 001 kg
1.10-6 kg
0,001 g
microgramme
μg
0,000 000 001 kg
1.10-9 kg
0,000 001 g
1 000 g
Chapitre 3: Sciences appliquées
61
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
3.2 Unités dérivées
3.2.1 Surfaces
Une fois que nous pouvons mesurer une longueur, il est
généralement simple de calculer une surface à l’aide de
quelques notions de géométrie plane. Nous multiplions toujours deux longueurs, éventuellement avec une constante
telle que π pour la surface du cercle.
Comme nous devons utiliser le mètre dans le système SI,
nous avons donc une surface en (m • m) ou m2.
Nous pouvons, ici aussi, utiliser des préfixes décimaux,
comme pour les longueurs. Mais attention: nous devons
reculer chaque fois la marque de la décimale de deux
chiffres.
1 m2 = 100 dm2 = 10 000 cm2, etc.
Faites très attention car, dans les calculs réalisés dans le cadre
du système SI, tout DOIT être en m2. Sinon, nous aurons à
coup sûr des résultats inexacts.
Notation
Conversions
km2
1 000 000 m2
1.106 m2
hm2
10 000 m2
1.104 m2
dam2
100 m2
1.102 m2
Unité
m2
1 m2
Subdivisions
dm2
0,01 m2
1.10-2 m2
cm2
0,000 1 m2
1.10-4 m2
mm2
0,000 001 m2
1.10-6 m2
Multiples
3.2.2 Volumes
Pour calculer un volume, nous multiplions trois unités de longueur exprimées en mètre dans le système SI. On obtient
donc des m3.
Pour les liquides et les gaz, on utilise aussi très fréquemment
le litre comme unité. Mais quand on sait que 1 litre correspond en fait à 1 dm3 ou à 1/1 000 de m3, la conversion
n’est pas très difficile.
On utilise aussi parfois l’unité cc. Il suffit de savoir que 1 000
cc équivalent à 1 litre.
Dans tous les calculs impliquant des formules, il faut utiliser les
unités SI. On a donc ici des m3.
Chapitre 3: Sciences appliquées
62
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
Notation
Multiples
Unité admise
Conversions
km3
1 000 000 000 m3
1.109 m3
hm3
1 000 000 m3
1.106 m3
dam3
1 000 m3
1.103 m3
Unité
m3
m3
1 m3
Subdivisions
dm3
1 litre
0,001 m3
1.10-3 m3
cm3
1 millilitre ou cc
0,000 001 m3
1.10-6 m3
0,000 000 001 m3
1.10-9 m3
mm3
3.2.3 Pression
Il se peut que vous soyez sous pression en étudiant ce cours.
Mais qu’entend-on par pression?
En physique, c’est très simple: vous posez une masse sur
une surface et vous y exercez une force par rapport à cette
surface. En langage humain, on définit la pression comme le
rapport entre la force exercée sur une masse et la surface.
Attention: nous parlons bien d’une force. Cela veut dire que
nous devons calculer la force relative à la masse.
Cette force peut provenir de différentes sources, par exemple
la force d’attraction de la Terre, la force de dilatation due à
des écarts de température.
F
Définition de la pression: p = –– , où p représente la pression,
S
F la force et S la surface.
Comme la force est exprimée en newtons (N) et une surface
en m2 dans le système SI, nous pouvons exprimer la pression
N
en –––2 . On appelle cette unité le pascal, ou Pa.
m
Une masse de 1 kg posée sur notre Terre représente une
force de 9,81 N.
m
, voir
C’est le poids de cette masse (F = m • g où g = 9,81 –––
s2
plus haut).
N
Placée sur 1 m2, cette masse exerce une pression de 9,81mm
–––2
m
ou 9,81 Pa.
Chapitre 3: Sciences appliquées
63
Module 1 - Volume 1: Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installation
3.2.4 Température
En ce qui concerne la détermination de la température, on a
très tôt compris dans le passé que les corps se dilatent
quand la température monte et qu’ils se rétractent quand la
température baisse. Le mercure est apparu pour ainsi dire
idéal à cette fin, parce que ce métal liquide se dilate et se
rétracte de manière très régulière sous l’effet des variations
thermiques. Un thermomètre au mercure reste donc la norme
jusqu’à ce jour. La graduation de 0 °C (Celsius) correspond
au point de fusion (ou au point de congélation) de l’eau pure.
La graduation de 100 °C est, par définition, égale au point
d’ébullition de cette même eau pure.
Attention: ces chiffres ont été établis à une pression
atmosphérique normale. En cas de dépression, le point de
fusion se situera un peu plus bas. On peut même faire bouillir
de l’eau à température ambiante pour autant que l’on abaisse
suffisamment la pression. Mais on peut aussi faire bouillir
cette même eau à des températures beaucoup plus hautes
en y appliquant suffisamment de pression.
Dans le cadre de la recherche de la température la plus basse
que l’on puisse atteindre, il faut réaliser des performances
encore plus difficiles. La température est aussi liée avec la
mesure dans laquelle les molécules, ou les très petites particules, entrent en vibration et s’agitent. La température la plus
basse possible a donc été établie comme celle où toutes ces
particules seraient au repos. C’est ce qu’on appelle le zéro
absolu. Selon un nombre énorme d’expériences et de calculs, le zéro absolu se situerait aux environs de -273 °C. On
l’appelle 0 kelvin, ou 0 K.
Cela veut donc dire que le point de fusion de l’eau, 0 °C, peut
être assimilé à 273 K. Si nous supposons par hypothèse que
1 °C est égal à 1 K, nous pouvons dire que le point d’ébullition de l’eau se situe à 373 K. On peut aussi dire qu’une
température ambiante de 20 °C est égale à 273 K + 20, soit
293 K.
Chapitre 3: Sciences appliquées
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Manuels modulaires
Chauffage central
•• Les manuels disponibles
•• 1.1 Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installations
•• 1.2 Tuyaux: matériaux, façonnage, joints et fixations
•• 2.1 Transport de chaleur: pose des canalisations
•• 2.2 Transport de chaleur: principe, protection et entretien de l’installation
•• 2.3 Emission thermique: corps de chauffe et accessoires
•• 3.1 Production de chaleur: chaudières de chauffage
•• 3.2 Production de chaleur: accessoires d’installation et instructions de montage
Fonds de Formation professionnelle de la Construction