Raccorder des ventilo-convecteurs à une PAC existante, c'est faire passer dans un réseau prévu pour chauffer une eau froide, à fort débit, sans jamais priver la PAC du débit et du volume d'eau qu'exige sa notice. Cette fiche reprend les points de calcul et de montage dans l'ordre du chantier ; l'isolation des tuyaux est traitée dans Condensats et isolation.
1 Bitube, monotube et émetteurs restants
Un ventilo-convecteur se raccorde en bitube : chaque appareil a son aller et son retour. Sur un réseau monotube, une seule boucle passe d'un émetteur à l'autre ; TotalEnergies indique qu'en montage dérivé, « à chaque radiateur, environ 50 à 70 % de l'eau chaude ne rentre pas ». Un ventilo-convecteur placé sur une telle boucle ne reçoit qu'une partie du débit, et l'eau arrive de plus en plus tiède d'un appareil au suivant. En pratique, on tire des antennes neuves en bitube depuis le départ de la PAC ou depuis un collecteur.
Les émetteurs qui restent sur le réseau ne doivent jamais recevoir l'eau froide. Bosch rappelle que les radiateurs conventionnels se prêtent mal au refroidissement et qu'il existe avec eux « un risque accru de condensation ». Les notices de PAC le traduisent en règles de montage :
- De Dietrich, sur l'Alezio S V200 R32, refuse le froid sur un circuit direct de radiateurs : « Direct = radiateurs. Rafraîchissement impossible » ;
- Daikin, sur l'Altherma 3 R, fait poser une vanne d'arrêt, à fournir, avant le plancher chauffant « pour éviter la condensation sur le sol lors du rafraîchissement » ;
- Mitsubishi Electric demande de régler la température de départ et sa limite basse sur place pour éviter la condensation sur les émetteurs.
Attention
Un plancher chauffant ne doit pas recevoir l'eau à 7 °C des ventilo-convecteurs : la dalle passerait sous le point de rosée de la pièce. Bosch précise que le point de rosée d'un plancher ou d'un mur rafraîchissant doit être surveillé par des capteurs qui réduisent la puissance.
2 Le débit de chaque appareil
Les fiches des fabricants donnent le débit d'eau au régime de certification, 7/12 °C, soit 5 K d'écart entre l'aller et le retour. Une console Innova AirLeaf SL 600 demande ainsi 481 l/h en froid à vitesse maximale, pour 2,81 kW de puissance totale et 17,1 kPa de perte de charge.
Pour une autre puissance ou un autre écart, le débit se calcule :
Q (m³/h) = P (kW) / (1,16 × ΔT)
où 1,16 est la capacité thermique de l'eau en kWh/(m³·K) ; ABCclim précise que ce calcul vaut pour la production de chaleur comme de froid. Pour l'AirLeaf SL 600 : 2,81 / (1,16 × 5) = 0,48 m³/h, soit environ 480 l/h, la valeur de la fiche.
Valeur repère
À puissance égale, le débit est inversement proportionnel à l'écart de température. Un émetteur dimensionné pour 10 K d'écart demande deux fois moins d'eau qu'un ventilo-convecteur à 5 K : c'est pourquoi les antennes d'anciens radiateurs sont souvent trop petites.
Additionnez ensuite les débits de tous les appareils qui peuvent fonctionner ensemble, et comparez avec ce que la PAC accepte et ce que son circulateur peut fournir. Plusieurs notices fixent un débit minimal : 12 l/min pour la Daikin Altherma 3 R, 5 l/min pour la Thermor Aérolia 2, 5,5 l/min pour l'hydrobox Mitsubishi Electric Ecodan.
3 Diamètres des tuyaux
3.1 Les antennes des appareils
La notice de chaque ventilo-convecteur donne un diamètre minimal de raccordement. Olimpia Splendid demande pour ses consoles SL un diamètre intérieur d'au moins 12 mm (taille 200), 14 mm (400), 16 mm (600), 18 mm (800) et 20 mm (1000) ; Innova donne la même progression, de 14 à 20 mm, pour l'AirLeaf.
3.2 Le réseau
Pour les longueurs plus importantes, dimensionnez sur la perte de charge. ABCclim reprend un tableau du COSTIC établi pour une perte de charge de 150 Pa/m au plus, avec une eau à 50 °C :
| Tube cuivre (intérieur / extérieur) | Débit maximal (l/h) |
|---|---|
| 14/16 | 150 |
| 16/18 | 210 |
| 20/22 | 380 |
| 26/28 | 770 |
| 30/32 | 1 130 |
| 34/36 | 1 580 |
Une eau froide est plus visqueuse qu'une eau à 50 °C, et ABCclim rappelle que la perte de charge augmente quand la température baisse : quand le débit tombe entre deux diamètres, prenez le diamètre supérieur. Exemple : les 481 l/h d'une AirLeaf SL 600 dépassent les 380 l/h d'un cuivre 20/22 ; une antenne longue se fait en 26/28.
Pour le multicouche, Watts donne des débits selon la vitesse (tableau établi pour les boucles d'eau chaude sanitaire, la physique est la même) : 200 l/h à 0,5 m/s dans un 16×2, 320 l/h dans un 20×2,5 et 570 l/h dans un 26×3.
Sur chantier
Entre le module hydraulique et le collecteur, Atlantic impose sur l'Alféa Extensa A.I. R32 un diamètre au moins égal à 1 pouce (26×34 mm). Vérifiez ce tronçon commun quand vous ajoutez des appareils.
4 Vannes 2 voies ou 3 voies
Les ventilo-convecteurs sont en général livrés sans vanne : Innova l'écrit dans la notice de l'AirLeaf. Chaque fabricant propose des kits : vanne 2 voies avec vanne d'entrée et détendeur, ou vanne 3 voies avec by-pass, à tête thermoélectrique 230 V. Sabiana donne pour la sienne un temps de fermeture de 180 s et demande de prévoir toujours une vanne d'arrêt.
La vanne coupe l'eau quand la pièce est à la consigne. Sans elle, l'eau froide continue de traverser la batterie appareil arrêté : Daikin demande d'utiliser « toujours des vannes » sur ses cassettes FWQ, faute de quoi de la condensation se forme sur l'unité à l'arrêt.
- Vanne 3 voies : l'eau contourne la batterie, le débit du réseau reste à peu près constant.
- Vanne 2 voies : l'eau s'arrête ; quand plusieurs appareils sont satisfaits, le débit du réseau chute.
Avec des vannes 2 voies, la PAC doit garder son débit minimal. La schémathèque des Règles de l'art Grenelle Environnement prévoit alors une soupape de pression différentielle, dont la consigne « doit être réglée à la valeur de hauteur manométrique nominale du circulateur ». Daikin fournit avec l'Altherma 3 R une vanne de dérivation à pression différentielle et rappelle que le volume minimal doit rester garanti « même si toutes les vannes sont fermées ».
Attention
Atlantic interdit sur l'Alféa Extensa A.I. R32 tout organe de régulation, autre que ceux de ses configurations, qui réduit ou arrête le débit à travers le module hydraulique. Avant de poser des vannes 2 voies, vérifiez dans la notice de la PAC comment elle garde son débit : by-pass, soupape différentielle ou ballon tampon.
5 Volume d'eau minimal et ballon tampon
Le volume d'eau de l'installation doit rester suffisant pour éviter les cycles courts du compresseur et, en hiver, permettre le dégivrage (notice Chappée Eria S Plus). Des ventilo-convecteurs contiennent peu d'eau : 1,13 l pour une AirLeaf SL 600. Remplacer des radiateurs par des ventilo-convecteurs fait donc baisser le volume, et chaque notice fixe son minimum :
| PAC (notice) | Volume minimal avec des ventilo-convecteurs |
|---|---|
| Atlantic Alféa Extensa A.I. R32 | 23 l (modèles 5 et 6), 36 l (8), 49 l (10), par circuit, hors PAC |
| Thermor Aérolia 2 | 23 l (5 et 6), 36 l (8), 49 l (10), par circuit |
| De Dietrich Alezio S V200 R32 | 10 l (4 MR), 13 l (6 et 8 MR) à ajouter aux 5 l du module |
| Chappée Eria S Plus | de 20 l (4 MR) à 41 l (16 MR) à ajouter aux 2 l du module |
| Daikin Altherma 3 R | 10 l, hors volume interne de l'unité intérieure |
| Mitsubishi Electric Ecodan hydrobox | de 32 à 120 l selon le groupe extérieur |
| Vaillant aroTHERM Split plus | 20 l (45/8.2 et 65/8.2), 45 l (85/8.2) en froid |
| Bosch Compress 7001i AW | ballon tampon d'au moins 10 l avec des ventilo-convecteurs seuls ; 100 l conseillés en froid |
Ne comptez que l'eau qui circule vraiment : quand les vannes des appareils se ferment, leur volume sort du circuit. Atlantic demande de s'assurer que le volume minimal « puisse circuler » ; Vaillant explique qu'en froid la température de l'eau baisse fortement si le froid ne peut pas être évacué, par exemple quand les vannes se ferment. NIBE résume : avec une régulation qui peut fermer des groupes, « il faut presque toujours un tampon ».
Si le volume manque, Atlantic et Thermor font poser un ballon tampon sur le retour du circuit. Sans valeur du constructeur, le rapport des Règles de l'art Grenelle Environnement sur les volumes tampons propose un calcul pour 6 minutes de fonctionnement minimal et 5 K de différentiel ; pour une PAC inverter, il prend 30 % de la puissance nominale et arrive à 20 l pour 4 kW, 40 l pour 8 kW, 60 l pour 12 kW et 80 l pour 16 kW, hors contenance du réseau (valeurs établies en chauffage, à 7 °C extérieur et 35 °C d'eau).
Attention
En mode froid, un ballon tampon est un réservoir d'eau à 7 °C : il condense comme un tuyau. La schémathèque des Règles de l'art impose de calorifuger un ballon à quatre piquages ; suissetec recommande, pour une eau à 6 °C et un ballon de 400 l au plus, 60 mm d'isolant de conductivité inférieure à 0,03 W/(m·K) ou 80 mm au-delà. Un ballon déjà en place pour le chauffage seul est rarement isolé pour cela.
6 Circulateur et pertes de charge
Additionnez les pertes de charge du circuit le plus défavorisé : tuyaux, vanne, et batterie de l'appareil (17,1 kPa pour une AirLeaf SL 600 à son débit nominal, 19 kPa pour une Olimpia Splendid SL 600). Comparez avec la hauteur manométrique disponible que donne la notice de la PAC à ce débit. Une eau froide, plus visqueuse, ajoute de la perte de charge par rapport aux mêmes tuyaux en chauffage.
7 Équilibrage
Un appareil proche de la PAC prend plus d'eau qu'un appareil éloigné. Les kits de vannes comprennent un détendeur réglable (kit 2 voies Innova : vanne d'entrée et détendeur). La relation est celle du coefficient de débit d'une vanne : Q (m³/h) = Kv × √ΔP (bar), rappelée par Watts. ABCclim décrit la méthode : circulateur à pleine vitesse, vannes d'équilibrage ouvertes à moitié, mesure et réglage vanne par vanne, puis contrôle d'ensemble. Le but : chaque appareil reçoit le débit de sa fiche, ce qui se vérifie en froid par un écart d'environ 5 K entre l'aller et le retour à pleine puissance (voir Mise en service).
8 Qualité de l'eau
Les batteries des ventilo-convecteurs ont des canaux fins. Les documents professionnels sont nets :
- le calepin de chantier PAC air/eau du programme PACTE : « En rénovation, le désembouage est obligatoire » ;
- les règles professionnelles des canalisations de chauffage et de conditionnement d'air : rinçage avec un volume d'eau « au moins 1 fois le volume du système », et « non à l'aide des circulateurs de l'installation » ;
- De Dietrich : rinçage avec au moins 3 fois le volume, et filtre magnétique sur le retour ;
- Atlantic : sur une installation ancienne, pot de décantation avec vidange sur le retour de la PAC, au point bas.
Les valeurs d'eau exigées changent d'un fabricant à l'autre (pH de 7,5 à 9 pour De Dietrich et Bosch, de 6,5 à 8 pour Mitsubishi Electric) : relevez celles de la notice de la PAC et notez la mesure au procès-verbal.
9 Glycol, pression et vase d'expansion
Glycol. Les notices ne disent pas la même chose. Atlantic et Thermor imposent de l'eau glycolée si la température de départ minimale réglée est inférieure à 10 °C (monopropylène glycol seulement, 30 % au moins, contrôle annuel) ; De Dietrich, Chappée et Daikin (Altherma 3 R) l'interdisent. La règle de la PAC décide de la consigne d'eau froide possible, donc de la puissance des appareils (voir Dimensionner). Un circuit glycolé ne doit pas être en relation directe avec le réseau d'eau potable (règlement sanitaire départemental type, article 16.7) : Atlantic rappelle qu'une disconnexion de type CB est requise.
Soupapes antigel. Sur une PAC monobloc protégée par des soupapes antigel, ABCclim signale un risque de déclenchement en mode rafraîchissement quand l'eau descend sous 3 °C.
Pression. Atlantic conseille une pression de remplissage entre 1 et 2 bar, De Dietrich entre 1,5 et 2 bar. Si vous ajoutez un ballon tampon, vérifiez que le vase d'expansion reste suffisant : ABCclim rappelle qu'un mètre cube d'eau se dilate de près de 4 % entre 10 et 80 °C.
Tubes de synthèse. Les règles professionnelles définissent une classe « eau glacée » pour les tubes de synthèse : température minimale 5 °C, pression maximale 10 bar. En froid, les colliers de ces tubes peuvent être plus espacés qu'en chauffage, mais chaque collier doit garder l'isolant continu (voir Condensats et isolation).