chauffage central: généralités et dessins
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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 64 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