Lors de l'installation de circuits d'eau pour le chauffage au sol, les artisans utilisent généralement 2 types de canalisations - en métal-plastique et en polyéthylène réticulé. Les raisons de ce choix ne sont pas claires pour tous les propriétaires, car la gamme réelle de matériaux est beaucoup plus large: polypropylène (PP-R), cuivre, acier noir, acier inoxydable ondulé. Notre tâche est de considérer ces options et de découvrir enfin quel tuyau pour un plancher chaud est meilleur en termes de performances et de prix.
Critères d'évaluation pour les matériaux de tuyauterie
Pour choisir les bons tuyaux pour un sol chaud, vous devez avoir une bonne compréhension des conditions de fonctionnement du matériau. Étant à l'intérieur de la chape, la ligne de chauffage transfère non seulement la chaleur au monolithe, mais subit également des contraintes mécaniques dues à la pression de l'eau et à sa propre expansion.
En conséquence, des exigences strictes sont posées pour le matériel:
- Le chauffage par le sol (abrégé en TP) est un système de chauffage à basse température où l'eau est chauffée à un maximum de 55 degrés, le mode de fonctionnement est d'environ 40/30 ° С. Pour transférer rapidement l'énergie du liquide de refroidissement à la dalle de béton, les parois du tuyau doivent avoir une conductivité thermique suffisante.
- La longueur des boucles TP atteint souvent 100 à 120 mètres (selon le diamètre choisi du pipeline). Longueur plus longue = haute résistance hydraulique, exacerbée par la rugosité de la surface intérieure. En termes simples: plus les parois des tuyaux sont lisses, plus il est facile pour la pompe de pomper de l'eau le long d'un long circuit et de fournir le débit requis.
- Le chauffage provoque un allongement des tuyaux de plancher chauds. Puisqu'il n'y a nulle part où croître à l'intérieur de la chape de béton, l'une des deux conditions doit être remplie: un faible coefficient de dilatation thermique du matériau ou une élasticité et une résistance élevées de la coque, permettant au tuyau de s'adapter dans un espace limité sans se casser.
- Urgence: en raison d'une panne des vannes de régulation sur l'unité de mélange du collecteur, les circuits de chauffage sont remplis d'eau de chaudière chauffée à 70 ... 90 ° С. Le matériau des tuyaux monolithiques doit résister à de tels sauts de température sans conséquences.
- D'autres points importants sont la résistance à la corrosion, la protection contre la pénétration de l'oxygène, la facilité d'installation et l'absence de joints à l'intérieur du monolithe.
Remarque. Pour les circuits d'eau posés «à sec» dans les maisons en bois, des exigences moins strictes sont proposées. Les TP sont montés sans coupleur, il y a beaucoup de place pour l'extension thermique. Le point 3 de la liste n'est plus pertinent.
Pas le moindre rôle n'est joué par le coût de tous les composants TP - pipelines, raccords, peigne de distribution. Nous comparons donc les matériaux utilisés par les critères et le prix ci-dessus.
Caractéristiques des tuyaux en polymère
Les types de canalisations en plastique suivants sont utilisés pour transporter le liquide de refroidissement dans les systèmes de chauffage à eau des appartements et des maisons privées:
- PP-R et PP-RCT - copolymère aléatoire de polypropylène renforcé avec une couche d'aluminium, de basalte ou de fibre de verre. La modification du plastique PP-RCT se caractérise par une résistance thermique accrue.
- PE-X - polyéthylène réticulé des grades A, B et C. Les produits doivent avoir une barrière à l'oxygène - une fine couche de polymère imperméable. Par exemple, les tuyaux Rehau utilisent le composé complexe éthylène vinyl glycol (EVOH).
- PE-RT - produits en polyéthylène stabilisé thermiquement avec une barrière à l'oxygène.
- PE-X / Al / PEX et PE-X / Al / PE sont des pipelines métal-plastique à cinq couches.
Référence. Selon GOST 32415-2013, pour l'installation de réseaux de chaleur, les produits en polybutylène PB, en chlorure de polyvinyle PVC-C, en copolymère séquencé en polypropylène et en homopolymère (PP-B, PP-H) conviennent également.Ces matériaux ne sont pas largement utilisés dans la construction de logements privés en raison des pires paramètres techniques.
En bref sur la façon de connecter les polymères de tuyaux dans le processus d'assemblage du chauffage domestique:
- le câblage en PP-R est relié par des raccords en polypropylène par brasage (soudage thermique par polyfusion);
- le polyéthylène réticulé et thermostabilisé (PE-RT) est monté axialement en 3 étapes - évasement de l'extrémité, mise en tension du raccord du raccord, mise en place du manchon coulissant;
- métal-plastique est connecté de 2 façons - compression ou presse.
Nous allons maintenant donner une brève description de chaque type de canalisation, parcourir la liste des exigences et vérifier dans quelle mesure les produits conviennent au chauffage de l'eau des sols dans les pièces à vivre.
Polypropylène - matériau pour le chauffage des radiateurs
Malgré l'attrait des prix et l'engagement de nombreux artisans à utiliser le PP-R, nous constatons immédiatement qu'il est impossible de fabriquer un sol chaud à partir de tuyaux en polypropylène. Cela ne vaut pas la peine de vérifier l'approbation dans la pratique - il suffit d'étudier attentivement les caractéristiques techniques du matériau et de lire les avis des propriétaires qui voulaient économiser de l'argent de cette manière.
Comment sont fabriqués les pipelines en polypropylène (voir schéma):
- la couche intérieure de PP-R, formant la section de passage de la route;
- feuille de renfort en aluminium qui inhibe l'allongement thermique et empêche la pénétration de l'oxygène;
- 2 couches adhésives fixant l'aluminium avec du polymère;
- la couche de protection extérieure PP-R est blanche ou grise (certains fabricants ont du vert).
Un ajout important. Désormais, les fabricants de polypropylène, au lieu d'une feuille perforée, déposent une couche de basalte ou de fibre de verre à l'intérieur du tuyau.
Voyons comment les tuyaux PP-R sont conformes aux exigences des branches de chauffage par le sol:
- La conductivité thermique 0,24 W / (m • ° С) est la pire parmi les produits polymères. Si l'on prend en compte l'épaisseur de paroi de 3,4 mm à Ø20 mm (les canalisations PP-R renforcées ne sont pas produites avec un diamètre de 16 mm), on obtient la résistance au transfert thermique R = 0,0034 / 0,24 = 0,014 m² • ° C / W. La résistance est trop élevée pour un transfert de chaleur actif.
- Il n'y a pas de question concernant le lissé des parois internes au polypropylène - une rugosité de 0,01 mm ne crée pas une résistance hydraulique accrue.
- Lorsqu'il est chauffé à 50 degrés, un tuyau PP-R de 100 mètres avec une couche d'aluminium ajoutera 150 mm de longueur et 31 cm avec de la fibre de verre.L'élasticité du polypropylène est très faible, à cause de laquelle le produit à l'intérieur du monolithe sera sous une charge élevée. Le matériau peut se fissurer, principalement au niveau des articulations.
- La résistance à la pression et à la température ne fait aucun doute. Lorsque le liquide de refroidissement est chauffé à 70 ° C, la ligne PP-R résistera calmement à une tête de travail allant jusqu'à 13 bars. Si vous augmentez la température à 95 ° C, le seuil de pression tombe à 9 bar.
- Le polymère est résistant à toutes les influences chimiques et ne laisse pratiquement pas passer l'oxygène dans le liquide de refroidissement. Le principal problème est le grand nombre de joints tombant sous la chape, car il n'est pas réaliste de plier la section en polypropylène.
Remarque. Les paramètres techniques des produits PP-R sont adoptés conformément à la documentation de la marque Valtec publiée sur le site officiel de l'entreprise. Nous avons également pris les prix et les caractéristiques des autres polymères de tuyaux de ce fabricant pour une comparaison équitable.
Expliquez quelques points. La valeur de la résistance thermique des murs R = 0,014 m² • ° C / W ne dira rien à l'utilisateur moyen sans comparaison avec les performances des autres plastiques. Ces calculs sont donnés ci-dessous dans les descriptions des tuyaux en polyéthylène et métal-plastique.
Le problème du chauffage des systèmes en polypropylène est l'incapacité de vérifier visuellement la qualité des joints de soudure. Parfois, les joints fonctionnent un an après les tests à haute pression (sertissage). Imaginez les conséquences d'une fuite à l'intérieur d'un monolithe en béton - recherche d'un défaut, rupture de la chape et réparation.
Un problème distinct est une longue agitation avec l'installation, il y aura de nombreux joints dans le béton.Des exemples de circuits de chauffage collectés par des artisans du PP-R sont présentés ci-dessus sur la photo. Même le prix bas du tuyau Ø20 - 51 ... 83 roubles. (0,8 ... 1,25 cu) par mètre linéaire - n'est pas la base de l'utilisation de ces tuyaux dans les sols chauds.
Paramètres du polyéthylène réticulé et résistant à la chaleur
Les tuyaux en plastique PE-X sont produits en deux variétés - 3 et 5 couches. La différence réside dans l'emplacement de la barrière anti-diffusion - dans le premier cas, le polymère EVOH imperméable sert d'enveloppe extérieure du tuyau, dans le second - il est posé à l'intérieur du mur et collé des deux côtés du polyéthylène. Couleur extérieure - marron, argent, rouge.
Les utilisateurs se demandent souvent quels tuyaux en polyéthylène il est préférable de prendre pour le chauffage par le sol - PE-X ou PE-RT, en quoi diffèrent-ils. Nous répondons:
- le réseau moléculaire du plastique PE-X est réticulé de 3 façons, d'où les trois types de polyéthylène - A, B et C;
- du point de vue de l'installation et du fonctionnement du chauffage, les tuyaux en PE-X / A ne diffèrent pas des types PE-X B et C;
- le matériau à résistance thermique accrue PE-RT est fabriqué à partir de polyéthylène ordinaire utilisant une technologie moins chère - une molécule de polymère complexe est modifiée à l'aide de branches;
- Le PE-RT est inférieur au PE-X en termes de durabilité, de résistance et de stabilité thermique;
- Le PEX est nettement plus cher que le PE-RT, environ 20 à 40%;
- Les parois des tuyaux PERT sont dépourvues de barrière anti-diffusion, par conséquent, le liquide de refroidissement est saturé d'oxygène à un taux d'au moins 0,1 g / m³ • jour. (en plein air);
- Le matériau PE-RT est thermoplastique, le pipeline peut être fondu et soudé à plusieurs reprises sans perte de propriétés.
Référence. Le coût d'un tuyau en polyéthylène réticulé Valtec 16 x 2 mm est de 51 roubles. par mètre (environ 0,8 cu). Un produit de même diamètre en plastique thermostable PE-RT coûte 33 roubles / 1 m P. (0,5 cu).
Passons à notre liste d'exigences:
- Le tuyau pour un plancher d'eau chaude «PEX» et «PERT» a la même conductivité thermique - 0,38 W / (m • ° С). Nous calculons la résistance thermique des murs d'une épaisseur de 2 mm: R = 0,002 / 0,38 ≈ 0,005 m² • ° C / W - près de 3 fois inférieure à celle du SPR. Autrement dit, les circuits en polyéthylène transfèrent beaucoup mieux la chaleur vers la chape.
- Rugosité de surface équivalente - 0,007 mm - un excellent indicateur du lissé des tuyaux.
- Après s'être réchauffé à 50 ° C, la section libre de 100 mètres du pipeline PEX sera allongée de 100 cm mais grâce à l'élasticité et à certaines techniques de montage, l'expansion à l'intérieur de la dalle de béton est discrètement compensée par le matériau.
- La température de travail maximale du matériau PE-X est de 90 ° C, le PE-RT est de 80 degrés, la durée admissible à court terme est de 95 et 90 ° C, respectivement. La pression de service du liquide de refroidissement est de 6 ... 10 bars, selon le degré de chauffage. Les paramètres satisfont aux exigences de chauffage des circuits d'eau.
Le point faible des systèmes en polyéthylène est la perméabilité à l'oxygène. Equipé d'une barrière PEX, il permet moins de 0,1 g / m³ par jour, tandis que PERT permet bien plus. Mais comme les tuyaux sont monolithiques avec du mortier de ciment-sable, l'accès à l'air est considérablement limité, la pénétration d'oxygène est minimisée.
Les polyéthylènes ont une double propriété - la mémoire moléculaire, qui fait que le pipeline se plie à la forme originale de la baie. La caractéristique complique la fixation des boucles de chauffage à l'isolation du sol - si le tuyau n'est pas tourné autour de son propre axe, les extrémités commenceront à se gonfler vers le haut. Comment faire face au phénomène décrit, regardez la vidéo de notre expert.
L'effet positif de la mémoire moléculaire est la capacité de se remettre d'une rupture. Il suffit de redresser l'endroit des dommages et de le chauffer avec un sèche-cheveux de bâtiment - le plastique reprendra sa forme précédente sans perdre son élasticité et sa résistance.
Nous analysons les propriétés du métal
En fait, ce tuyau à cinq couches est un analogue du matériau PEX, où un cadre en aluminium rigide d'une épaisseur de 0,25 à 0,4 mm (selon le diamètre du produit) agit comme un polymère antioxydant EVOH. A l'intérieur, un tube autoportant en polyéthylène réticulé passe, à l'extérieur - une coque du même plastique.Les couches de construction sont fixées avec de la colle spéciale.
Référence. Le marquage des tuyaux métal-polymère correspond à la structure - PEX-AL-PEX. Un point intéressant: la marque Rehau propose une gamme universelle de canalisations RAUTITAN Stabi avec une coque extérieure en polyéthylène ordinaire (non réticulé).
Nous analyserons le métal-plastique selon des critères initialement spécifiés:
- La conductivité thermique de la structure à cinq couches est de 0,45 W / (m • ° С), l'épaisseur de paroi des tuyaux d'un diamètre de 16 et 20 mm est de 2 mm. Par conséquent, la résistance au transfert thermique R est égale à 0,002 / 0,45 = 0,004 m² • ° C / W.
- L'extension du chauffage d'une section de 100 mètres de 50 ° C n'est que de 13 cm.
- Température de fonctionnement à une pression de 10 bar - jusqu'à 95 degrés, urgence à court terme - 130 ° C. La perméabilité à l'oxygène des parois est proche de zéro.
- Le prix du tuyau Valtec Ø16 x 2 est de 60 roubles. (0,9 cu), Ø20 x 2 - 97 roubles. (1,45 cu) par mètre linéaire.
Remarque: la conductivité thermique, la température de fonctionnement et l'allongement des structures métal-plastique sont les meilleurs parmi tous les tuyaux en polymère. Le lissé du matériau n'est pas mentionné, car la valeur de rugosité est identique à celle du polyéthylène - 0,007 mm.
Une différence importante entre le plastique métallique est l'absence de mémoire moléculaire. Lors du pliage, le cadre en aluminium rigide prend la forme requise, surmontant la résistance élastique des couches de polyéthylène. La propriété spécifiée est d'une grande aide lors de l'installation, l'essentiel est de maintenir un rayon de courbure minimum de 6 et 8 cm pour les tuyaux Ø16 et 20 mm, respectivement.
Tuyaux métalliques pour le chauffage au sol
Dans les réseaux modernes d'approvisionnement en chaleur des maisons de campagne, des tuyaux en acier, en acier inoxydable et en cuivre sont utilisés. Pour l'installation des systèmes d'eau au sol, 2 types de canalisations métalliques sont utilisés:
- cuivre recuit d'un diamètre extérieur de 15, 18 et 22 mm avec une épaisseur de paroi de 1 mm (vendu en baies de 25 m);
- Inox ondulé recuit ½ et ¾ pouces (Ø15 ... 20 mm), mètre de baie - de 10 à 50 m.
Référence historique. À l'époque soviétique, les planchers chauds étaient disposés dans les jardins d'enfants conformément aux exigences des codes du bâtiment. Les circuits de chauffage étaient soudés à partir de tuyaux galvanisés eau-gaz en acier noir.
Évaluons les paramètres des tuyaux métalliques selon les critères:
- Le coefficient de conductivité thermique du cuivre et de l'acier est si élevé (389 et 45 W / m • ° С, respectivement) qu'il n'a aucun sens de faire des calculs - selon cette caractéristique, le métal va brancher n'importe quel plastique dans la ceinture.
- La rugosité équivalente des nouveaux produits est de 0,01 mm. Pendant le fonctionnement, la douceur des parois se détériore, la résistance hydraulique augmente progressivement.
- L'expansion linéaire des métaux est insignifiante par rapport aux polymères - 55 ... 85 mm pour 100 mètres de la canalisation principale à une température delta de 50 ° C. Les matériaux sont suffisamment flexibles pour s'allonger à l'intérieur du béton et ne pas casser la chape.
- Le cuivre Ø18 x 1,0 mm maintient silencieusement une pression de travail allant jusqu'à 67 bars à une température maximale de 200 ° C. Les paramètres en acier inoxydable ondulé sont respectivement de 15 bars et 150 degrés. Les indicateurs indiqués couvrent les exigences de TP avec une grande marge.
- L'acier et le cuivre ne laissent pas passer l'oxygène, mais ils sont sujets à une corrosion lente. Faiblesses - sections traversant les lignes de câblage électrique de la maison.
Le problème avec un tuyau flexible en acier inoxydable est une structure ondulée ondulée qui crée une résistance hydraulique importante à l'écoulement du fluide. À une longueur de 1 cm, il y a au moins 20 pics de plus d'un millimètre de haut. Le deuxième moment: dans les auges, du petit sable commencera à s'accumuler, voyageant le long du système avec le liquide de refroidissement.
Informations sur le prix des matériaux. Un tuyau en cuivre Ø18 x 1,0 coûte environ 500 roubles. par mètre (7,5 cu), l'acier inoxydable Ø20 mm (interne - 15 mm) coûtera 155 roubles / 1 m (2,3 cu).
Malgré ses excellentes performances, le cuivre est rarement utilisé pour l'installation de TP. Causes:
- le matériau est plusieurs fois plus cher que les polymères;
- la complexité de la pose du tuyau - pour plier et former avec précision les boucles du sol chaud, une expérience est requise;
- le pipeline a peur des plis qui ne peuvent être corrigés qu'avec une soudure professionnelle.
Concernant l'ondulation: outre les problèmes hydrauliques, il y a une question de méfiance. Le fait est que le matériau est apparu sur le marché relativement récemment et n'a pas réussi à fonctionner dans les systèmes de plancher pendant 10 à 20 ans. Autrement dit, la véritable durabilité de l'acier inoxydable est inconnue.
Choisir la meilleure option pour TP
Si nous étudions attentivement l'analyse de chaque type de pipelines, nous pouvons tirer une conclusion préliminaire: le cuivre gagne dans tous les indicateurs opérationnels, mais perd de manière significative dans les prix des polymères. L'ondulation en acier inoxydable ne sera pas non plus une alternative au polyéthylène - elle est deux fois plus chère et pire en hydraulique.
Quel tuyau utiliser pour un sol chaud en premier lieu:
- Le numéro 1 de notre évaluation est le PEX-AL-PEX, une ferronnerie éprouvée par de nombreuses années de pratique. Le matériau est relativement peu coûteux, pratique pour une installation de bricolage, durable, transfère bien la chaleur et s'allonge légèrement du chauffage.
- Polyéthylène réticulé PE-X - tuyaux pour les professionnels qui peuvent réaliser des contours de TP de haute qualité. Le «PEX» se rétablit facilement après une pause, mais conduit la chaleur de façon pire et se dilate considérablement à cause de l'augmentation des températures.
- Le polyéthylène PE-RT résistant à la chaleur est une option économique pour une installation professionnelle. Les principaux inconvénients sont la perméabilité à l'oxygène et une réduction significative de la durée de vie en cas de surchauffe.
- La quatrième place du tuyau en cuivre est due au prix élevé qui n'est pas disponible pour la plupart des propriétaires ordinaires. Si ce facteur n'est pas pris en compte, le cuivre sera une option idéale pour le chauffage par le sol.
- L'acier inoxydable ondulé est bon pour les sections courtes, par exemple, les tuyaux de raccordement et les tuyaux. La pose de tuyaux ondulés sous la chape n'est pas une très bonne solution.
- Nous n'utilisons pas du tout de polypropylène.
Commentaire. Lors de la comparaison de différents systèmes de tuyauterie, le coût des raccords n'a pas été pris en compte, car les circuits au sol sont montés sans connexions.
Recommandation pour l'installation et le bétonnage appropriés des canalisations PE-X et PE-RT. Pour réduire l'allongement des filets chauffants, ne dépassez pas le nombre de tuyaux dans un circuit - 100 m, idéalement 80 m. Avant de remplir la solution, remplissez le système d'eau et pompez la pression d'essai (1,5 fois plus élevée que celle de travail). La technologie d'installation de TP est décrite en détail dans un article séparé.
Nous ajoutons quelques arguments en faveur du choix du polyéthylène ou du plastique métallique pour chauffer les sols. Premièrement, les polymères sont utilisés depuis longtemps et avec succès dans les pays européens. Deuxièmement, la composition chimique de la substance de base est constamment améliorée et les propriétés sont améliorées. Troisièmement, les tuyaux en polymère sont très durables, la durée de vie standard est de 50 ans.
À propos du diamètre des tuyaux de chauffage
Habituellement, avec l'agencement automatique du chauffage au sol à eau, les propriétaires ont la question du diamètre de tuyau à choisir - 16 ou 20 mm. Nous essaierons de répondre dans une langue accessible:
- dans la grande majorité des cas, les fils chauffants sont posés avec des tuyaux Ø16 mm (passage intérieur - DN10);
- un diamètre de 20 mm (DN15) doit être utilisé sur de longs contours, dont la longueur est de 100 ... 120 mètres;
- l'utilisation de lignes de coffre plus grandes est justifiée dans les pièces d'une grande surface avec de hauts plafonds, chauffées uniquement par le système TP sans l'aide de radiateurs.
La meilleure façon de choisir le bon diamètre, et en même temps de connaître la consommation de tuyaux pour le chauffage par le sol, est de calculer. Nous vous invitons à vous familiariser avec la méthodologie de calcul publiée sous forme de guide détaillé.