Calcul radiateur chauffage central

Méthode de calcul du radiateur de chauffage central

Ce calculateur de radiateur chauffage central et calcul dimension en m² détermine les déperditions thermiques de calcul d'une pièce et calcule le nombre de sections ou de radiateurs complets nécessaires pour les compenser. Le calcul tient compte des dimensions de la pièce, des murs extérieurs, des fenêtres, d'une porte extérieure, du plafond, du sol, du renouvellement d'air ainsi que des températures intérieure et extérieure. Il permet de dimensionner des radiateurs en aluminium, bimétalliques, en acier et en fonte selon la surface, le volume, le niveau d'isolation et les températures du système de chauffage.

Une fois la puissance de chauffage nécessaire déterminée, la puissance nominale du radiateur est corrigée en fonction des températures de départ et de retour sélectionnées. Le résultat est affiché en W, kW et BTU/h, ainsi que sous forme de charge thermique spécifique par 1 m² de surface au sol et par 1 m³ de volume de la pièce.

Valeurs indicatives et recommandations

Géométrie de la pièce et murs extérieurs

Surface au sol et volume de la pièce. La surface au sol est calculée à partir de la longueur L et de la largeur B de la pièce, tandis que le volume prend également en compte la hauteur H :

A = L × B

V = L × B × H

Les dimensions sont saisies en mètres, la surface A est donc obtenue en m² et le volume V en m³.

Surface des murs extérieurs. Pour une pièce rectangulaire, la longueur réelle des côtés extérieurs sélectionnés est utilisée. Par exemple, si les murs extérieurs mesurent 6 m et 4 m, le périmètre extérieur calculé est de 10 m. Si les quatre murs sont extérieurs, tout le périmètre de la pièce est pris en compte. S'il n'y a aucun mur extérieur, les déperditions thermiques par les murs, les fenêtres et la porte extérieure sont considérées comme nulles.

La surface brute des murs extérieurs est calculée en multipliant le périmètre extérieur par la hauteur de la pièce. La surface des fenêtres et la surface estimée de la porte extérieure sont ensuite soustraites :

Awall = Pext × H - Awindow - Adoor

Les fenêtres et les portes ne sont donc pas comptées une seconde fois dans la surface des murs. Si leur surface totale dépasse la surface disponible des murs extérieurs, le calcul n'est pas effectué tant que les données saisies ne sont pas corrigées.

Déperditions thermiques à travers les éléments du bâtiment

Principe de calcul. Les déperditions thermiques à travers les murs, les fenêtres, la porte extérieure, le plafond et le sol sont déterminées à partir de la surface, du coefficient de transmission thermique sélectionné et de la différence entre les températures intérieure et extérieure :

Q = U × A × ΔT

Q est la déperdition thermique en W, U est le coefficient de transmission thermique ou coefficient effectif de calcul en W/(m²·K), A est la surface en m² et ΔT est la différence de température en K. Une différence de température exprimée en K possède la même valeur numérique que la différence correspondante en °C.

Murs extérieurs. Les niveaux simplifiés d'isolation utilisent les coefficients suivants :

• isolation faible / bâtiment ancien - U = 1,30 W/(m²·K);
• isolation moyenne - U = 0,60 W/(m²·K);
• bonne isolation / bâtiment moderne - U = 0,25 W/(m²·K).

Fenêtres. Un seul coefficient est appliqué à toute la surface de fenêtres saisie :

• anciennes fenêtres avec fortes déperditions thermiques - U = 2,80 W/(m²·K);
• fenêtres modernes à double vitrage - U = 1,40 W/(m²·K);
• fenêtres modernes à haute performance énergétique - U = 0,90 W/(m²·K).

Porte extérieure. Comme les dimensions individuelles de la porte ne sont pas saisies, des surfaces de calcul et des valeurs U typiques sont utilisées :

• porte extérieure isolée à un vantail - 2,0 m², U = 1,40 W/(m²·K);
• porte extérieure isolée à deux vantaux - 4,0 m², U = 1,40 W/(m²·K);
• porte extérieure non isolée - 2,0 m², U = 3,00 W/(m²·K);
• porte extérieure vitrée à un vantail - 2,0 m², U = 1,60 W/(m²·K);
• porte vitrée à deux vantaux ou porte-fenêtre - 4,0 m², U = 1,60 W/(m²·K).

Plafond et sol

Plafond. La déperdition thermique est calculée sur toute la surface de la pièce. S'il y a une pièce chauffée au-dessus, le coefficient est pris égal à 0. Dans les autres cas, U = 0,18 W/(m²·K) est utilisé pour une toiture ou des combles bien isolés, U = 0,35 pour une isolation moyenne de la toiture ou des combles et U = 0,90 pour une isolation faible ou des combles froids.

Sol. Le calculateur utilise des coefficients effectifs simplifiés qui représentent la performance thermique globale de la limite inférieure de la pièce, et non uniquement le matériau de la structure du sol :

• pièce chauffée en dessous - 0;
• sous-sol ou garage non chauffé en dessous - 0,35 W/(m²·K);
• bonne isolation du sol - 0,20 W/(m²·K);
• isolation moyenne du sol - 0,40 W/(m²·K);
• isolation faible ou absence d'isolation - 0,80 W/(m²·K).

Dans ce calcul simplifié, ces valeurs sont appliquées à toute la surface du sol et à la différence totale entre les températures intérieure et extérieure.

Renouvellement d'air et infiltration

Déperditions thermiques par ventilation. La chaleur nécessaire pour réchauffer l'air extérieur entrant est calculée à partir du volume de la pièce V et du taux de renouvellement d'air n :

Qair = 0,34 × n × V × ΔT

Le coefficient 0,34 représente la capacité thermique volumique de l'air lorsque le débit est exprimé en m³/h. Le taux de renouvellement d'air n indique combien de volumes de la pièce sont remplacés par de l'air extérieur chaque heure. Par exemple, n = 0,5 signifie qu'en une heure entre une quantité d'air équivalente à la moitié du volume de la pièce.

Le calculateur propose les valeurs 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,5 et 2,0 h^-1. Une valeur d'environ 0,5 h^-1 est souvent utilisée comme référence générale pour une pièce d'habitation typique. Les valeurs inférieures correspondent à un renouvellement d'air limité, tandis que 1,0 h^-1 et plus indiquent une ventilation plus intensive ou une infiltration importante.

Déperdition thermique totale de la pièce

Charge thermique totale. Toutes les composantes calculées des déperditions thermiques sont additionnées :

Qtotal = Qwall + Qwindow + Qdoor + Qceiling + Qfloor + Qair

La valeur obtenue Q_total correspond à la puissance de dimensionnement nécessaire des émetteurs de chauffage en W. Le calculateur détermine également la charge spécifique Q_total/A en W/m² et la charge volumique Q_total/V en W/m³. Pour la conversion en BTU/h, la relation 1 W = 3,41214 BTU/h est utilisée.

Correction de la puissance du radiateur

Puissance nominale. La puissance d'un radiateur est normalement indiquée pour une différence de température définie. Le calculateur utilise comme référence la puissance nominale à ΔT = 50 K. Si la puissance nominale du fabricant pour le modèle de radiateur concerné est disponible, il est recommandé de saisir cette valeur.

Les valeurs initiales de référence sont de 170 W par section pour un radiateur bimétallique, 150 W pour un radiateur en aluminium, 120 W pour un radiateur en fonte et 1000 W pour un radiateur en acier complet. Ces valeurs peuvent être modifiées.

Différence moyenne de température. Le calculateur détermine la différence moyenne de température à partir de la température de départ T_s, de la température de retour T_r et de la température intérieure de l'air T_i. Dans les conditions normales, la moyenne arithmétique est utilisée :

ΔTm = (Ts + Tr)/2 - Ti

Si le rapport (Tr - Ti)/(Ts - Ti) devient inférieur à 0,7, la différence moyenne logarithmique de température est utilisée à la place :

ΔTm = (Ts - Tr) / ln((Ts - Ti)/(Tr - Ti))

Correction de puissance. La puissance nominale P₅₀ est corrigée en fonction des températures réelles de fonctionnement selon la relation de puissance suivante :

P = P50 × (ΔTm/50)1,3

L'exposant 1,3 est utilisé comme valeur moyenne pour les radiateurs de chauffage courants. Ainsi, à des températures de système plus basses, la puissance effective d'un radiateur ou d'une section est inférieure à sa puissance nominale à ΔT50.

Nombre de sections de radiateur. Pour les radiateurs à éléments, la charge thermique totale est divisée par la puissance corrigée d'une section. Pour un radiateur en acier, la puissance du radiateur complet est utilisée. Le résultat est toujours arrondi à l'entier supérieur :

N = ceil(Qtotal/P)

La puissance totale du nombre sélectionné de radiateurs ou de sections est égale à N × P, elle n'est donc pas inférieure aux déperditions thermiques calculées de la pièce.

Normes européennes associées

EN 12831-1 «Performance énergétique des bâtiments - Méthode de calcul de la charge thermique nominale - Partie 1 : Charge de chauffage des locaux». Cette norme est liée à la méthode générale de calcul des déperditions thermiques par transmission et par ventilation. Le calculateur applique une version simplifiée de ces principes avec des coefficients représentatifs prédéfinis.

EN ISO 6946 «Composants et parois de bâtiments - Résistance thermique et coefficient de transmission thermique - Méthodes de calcul». Cette norme décrit la détermination du coefficient de transmission thermique U des éléments de construction. Dans ce calculateur, l'utilisateur sélectionne un niveau représentatif d'isolation au lieu de définir chaque couche de la construction.

EN 442-1 «Radiateurs et convecteurs - Partie 1 : Spécifications et exigences techniques». Cette norme concerne la déclaration et la détermination de la puissance thermique des radiateurs. Pour un dimensionnement aussi précis que possible, utilisez la puissance nominale du modèle réel de radiateur à ΔT50.

FAQs

Pourquoi la puissance calculée du radiateur diffère-t-elle de la puissance nominale ?

La puissance nominale d'un radiateur est généralement indiquée pour une différence de température définie, par exemple ΔT50. Si les températures de départ et de retour sont plus basses, l'écart de température entre le radiateur et l'air de la pièce diminue, et la puissance thermique réelle diminue également. Le calculateur applique automatiquement cette correction.

Pourquoi est-il important de sélectionner les murs réellement extérieurs ?

Dans une pièce rectangulaire, les murs peuvent avoir des longueurs différentes. Un mur extérieur de 6 m possède une surface de transmission thermique plus importante qu'un mur de 4 m pour une même hauteur et un même niveau d'isolation. Sélectionner les murs extérieurs réels permet donc d'obtenir un calcul de radiateur chauffage central plus précis que l'indication de leur seul nombre.

Quel taux de renouvellement d'air faut-il utiliser ?

Une valeur de 0,5 h^-1 constitue un point de départ pratique pour une pièce d'habitation typique. Les valeurs proches de 0,3 correspondent à un renouvellement d'air limité, tandis que 0,8-1,0 et plus conviennent davantage lorsque la ventilation est plus intensive ou que l'infiltration d'air extérieur est importante.

Faut-il ajouter des sections supplémentaires au résultat calculé ?

Le calculateur arrondit déjà vers le haut le nombre nécessaire de sections ou de radiateurs complets, de sorte que la puissance installée obtenue n'est pas inférieure aux déperditions thermiques calculées. Une marge supplémentaire arbitraire n'est généralement pas nécessaire si les températures, les niveaux d'isolation et la puissance nominale du radiateur sont saisis de manière réaliste.

Pourquoi faut-il davantage de sections lorsque la température de l'eau est plus basse ?

Des températures de départ et de retour plus faibles réduisent la différence de température entre le radiateur et l'air de la pièce. Le même radiateur fournit donc nettement moins de chaleur à 55/45 °C qu'à 75/65 °C. Pour couvrir les mêmes déperditions thermiques, il faut davantage de sections ou un radiateur de puissance nominale plus élevée.