Comment bien dimensionner des radiateurs à eau chaude en 5 étapes ?

Lors d’un remplacement ou en cas de changement complet du mode de chauffage, il vous est important de bien dimensionner la puissance des radiateurs. Un bon dimensionnement des radiateurs permet d’optimiser les performances du système de chauffage et de s’assurer que l’ensemble de l’installation envisagée est en adéquation avec le niveau de déperditions thermiques du bâtiment. Découvrez une explication pratique de la méthode à utiliser pour réaliser un bon dimensionnement des radiateurs.

Les étapes pour bien dimensionner ses radiateurs

Les étapes suivantes sont en général nécessaires :

1) Relevé de l’existant

Cette étape permet de réaliser un relevé du régime d’eau existant, des dimensions des radiateurs (en cas de conservation) ou de leurs dimensions maximales (en cas de rénovation complète). Le relevé du bâti est aussi à réaliser afin de connaître le niveau d’isolation global de chaque pièce du bâtiment.

2) Calcul des déperditions

Le calcul des déperditions permet de dimensionner la puissance de chauffe nécessaire de chaque pièce. C’est une étape préalable indispensable. Elle est à réaliser à partir du relevé du bâti existant (étape N°1).

3) Choix du régime d’eau

Le choix du régime d’eau est à réaliser en fonction du futur équipement de chauffage (PAC/chaudière gaz à condensation…) afin de le faire fonctionner dans sa plage de rendement optimal. Il doit aussi permettre de couvrir la puissance de chauffe nécessaire pour chaque pièce qui a été calculée lors de l’étape N°2.

4) Dimensionnement et sélection

Le dimensionnement de chaque radiateur est réalisé par pièce et selon les contraintes fixées lors des étapes 1 (tailles maximales) des étapes 2 (déperditions) et 3 (régime d’eau). Il est possible de choisir parmi de nombreux modèles avec de larges gammes de types différents et de nombreuses dimensions possibles pour répondre à l’ensemble des critères.

5) Commande, Installation et Mise en service

La dernière étape ne concerne pas directement le dimensionnement des radiateurs. Elle est néanmoins très importante car elle permet d’ajuster la puissance nominale du radiateur choisi pour couvrir parfaitement la puissance de chauffe de chaque pièce. Cet ajustement est réalisé par le réglage de la loi d’eau du générateur (PAC ou chaudière) du débit du circulateur de chaque débit des radiateurs.

 

Dans la pratique, les différentes étapes peuvent se chevaucher ou être réalisées plus ou moins en simultané. Le relevé de l’existant pièce par pièce peut être facilité par un logiciel d’audit (CAP RENOV+ par exemple) ou une fiche de relevé. La plateforme SOLU+ de CEDEO vous propose une fiche de relevé en ligne.

Le calcul des déperditions et la sélection des radiateurs est aussi réalisable par votre fournisseur CEDEO. Soit à partir des données récoltées en rendez-vous ou grâce à l’utilisation du configurateur de chantier SOLU+. Il vous permettra de dimensionner et chiffrer rapidement et facilement tous les radiateurs disponibles chez CEDEO.

Attention : Pour optimiser le bon fonctionnement de l’installation il est nécessaire d’équilibrer celle-ci en agissant sur les organes de réglage installés sur chaque radiateur et ainsi permettre que le bon débit circule dans chaque radiateur. Le calcul des débits de réglage devra être, dans ce cas, réalisé à l’aide d’un logiciel adapté.

 

Étape N°1 - Diagnostic et relevé de l’existant

Le diagnostic de l’existant permet de relever le niveau d’isolation de chaque pièce afin d’alimenter le calcul des déperditions (étape N°2)

Cette estimation des déperditions du bâtiment permettra aussi de pouvoir correctement dimensionner la nouvelle PAC ou la nouvelle chaudière.

Lors de cette étape il sera important de noter le régime de température actuel (température de départ) et les dimensions ou l’encombrement maximal des radiateurs.

 

Étape N°2 - Calcul des déperditions du bâtiment

Le calcul des déperditions est une étape essentielle. Elle vous permet de déterminer la charge thermique nécessaire pour assurer la température intérieure de confort lors d'épisodes de froid intense.

Pour ce calcul il vous faut considérer tous les paramètres thermiques du bâtiment (le bâti, la ventilation, l’isolation, les menuiseries extérieures…). En rénovation, il vous faut regarder la superficie, la hauteur des pièces de l’habitation et les surfaces déperditives du bâtiment. Dans le neuf, l’étude thermique obligatoire pour l’obtention d’un permis de construire permet de vous aider dans le calcul de cette puissance de chauffage.

CEDEO, à l’aide de l’outil de chiffrage de chantiers SOLU+ vous permet de bénéficier d’un accompagnement dans cette étape de vérification (fiche de visite et questionnaire en ligne). Une estimation de la charge de chauffage à partir des coefficients GV pourra ainsi être réalisée. 

 

Étape N°3 – Choix du régime d’eau

Le régime de température ou régime d’eau des radiateurs

Le « chaud » allant naturellement vers le « froid », la chaleur du radiateur se diffuse vers l’air plus froid de la pièce. Plus le radiateur est chaud, plus la puissance thermique fournie à la pièce est élevée. Cette puissance est donc plus ou moins élevée en fonction de l’écart de température entre l’air de la pièce (20 °C dans notre exemple) et le radiateur (70 °C). 

Cet écart de température est aussi appelé le « delta T » (écrit ΔT). Il correspond à l’écart entre la température moyenne de l’eau dans le radiateur (70 °C dans notre exemple) et la température ambiante de la pièce (20 °C par exemple).

Dans cet exemple l’écart de température ou « delta T » est de 50 °C (écart entre 70 °C et 20 °C).

 

 

Concernant le régime de température, appelé aussi régime d’eau, il correspond à l’écart entre la température d’eau de départ et d’eau de retour (dans notre image départ à 75 °C et retour à 65 °C donc régime 75/65. 

La puissance des radiateurs présentée dans les catalogues des fabricants est mesurée selon la norme européenne EN442. Cette norme permet de déterminer la puissance surfacique du radiateur (pour 1 m²) pour deux régimes de température :

• Avec une température moyenne de l’eau de 70 °C (notée souvent P50). Dans ce cas la température ambiante est de 20 °C, le Delta T sera de 50 °C (70-20=50)
• Avec une température moyenne de l’eau de 50 °C (notée souvent P30). Dans ce cas la température ambiante est de 20 °C, le Delta T sera de 30 °C (50-20=30)

Exemple :

Dans notre exemple, la température moyenne d’un radiateur de 140 cm x 75 cm (soit 1 m²) passe de 70 °C à 50 °C. Ce cas est souvent rencontré lors du remplacement d’une ancienne chaudière par une chaudière à condensation afin de maximiser le rendement. Dans cette situation, la puissance de chauffe d’un même radiateur est divisée par deux. La perte de puissance dépend bien sûr du type de radiateur (panneaux acier type 21 dans cet exemple).

 

Bien choisir le régime de température ou régime d’eau

Plusieurs régimes de température sont possibles selon les installations de chauffage rencontrées. Voici quelques exemples de régimes d’eau typiques dans ce tableau :

Le régime de température détermine donc en grande partie la puissance d’un radiateur puisqu’il peut multiplier ou diviser par 2 la puissance surfacique d’un même modèle. (Voir notre exemple avec le passage de 2000 W à 1000 W) 

 

Rappel concernant les pompes à chaleur et les chaudières gaz à condensation.

Il est important de bien choisir le régime d’eau afin de garantir le fonctionnement et le rendement de l’installation de chauffage.

Dans le cas des chaudières gaz à condensation avec régulation sur loi d’eau, il est toujours possible de choisir un régime d’eau supérieur à l’optimal, par exemple 80/60 °C plutôt que 40/30 °C. Dans ce cas, le rendement annuel sera inférieur mais la chaudière pourra condenser une grande partie du temps. Dans notre exemple (tableau), le rendement annuel peut-être augmenté de 7 % avec un régime d’eau adapté. 

En effet, la puissance de la chaudière ainsi que le régime d’eau sont dimensionnés à puissance nominale, c’est-à-dire pour une température extérieure extrême (ou température extérieure de base). 

 

La chaudière ne pourra pas condenser lors des grands froids mais elle pourra toujours condenser pendant la plus grande partie de la saison de chauffage grâce à la régulation sur la loi d’eau.

Dans le cas de l’utilisation d’une PAC, le régime d’eau optimal est le plus bas possible. Des régimes d’eau de 55/45 sont couramment admis. Un régime d’eau plus bas et une chute de température réduite (35/30 par exemple) permettra de conserver un COP optimal toute l’année (graphique ci-dessous).

 

Étape N°4 – Dimensionnement des radiateurs

Aujourd’hui, de nombreux types de radiateurs à eau chaude existent sur le marché.

Ces radiateurs sont fabriqués dans différents matériaux (acier, fonte, aluminium…) et selon différentes dimensions. Il est important de connaître leurs caractéristiques principales afin de dimensionner correctement leurs puissances de chauffe.

Les types de radiateur

Les radiateurs à eau chaude sont en majorité fabriqués en fonte, en acier ou en aluminium. Ces matériaux sont très conducteurs et permettent une bonne diffusion de la chaleur du circuit d’eau chaude vers la pièce.

Les radiateurs en fonte, plus anciens, sont connus pour leur robustesse et leur inertie, ce qui est souvent source de confort pour les occupants. 

Leur puissance est modulée en fonction du nombre de « colonnes » qui représentent le nombre de « circuits » irrigués par l’eau chaude dans le radiateur. Ils possèdent une grande contenance en eau.

 

 

Les radiateurs en acier, plus récents, sont plus légers et possèdent une petite contenance en eau. Ils sont équipés de 1 ou 2 panneaux ce qui permet de modifier leur puissance surfacique (échange radiatif) et 1 ou 2 rangées d’ailettes ce qui module leur puissance d’échange avec l’air (échange convectif).

Il existe de nombreux modèles avec ou sans panneaux décoratifs ce qui modifie aussi la puissance surfacique du radiateur.

 

Les radiateurs aluminium ou « fonte » d’aluminium permettent de combiner la légèreté des radiateurs aciers avec une inertie relativement importante ce qui se rapproche du confort procuré par les anciens radiateurs en fonte.

 

 

 

Bon à savoir : Sur un même réseau de chauffage, des radiateurs en acier et en fonte sont compatibles entre eux. A contrario, les radiateurs en aluminium ne font pas bon ménage avec des radiateurs en acier ou en fonte (phénomène d’électro-catalyse, le métal le plus « noble » attaque le métal le plus « pauvre »).

 

Le choix du type de radiateur est déterminant dans la puissance surfacique qui est disponible. 

Par exemple, pour un même régime d’eau (Delta T 50  °C), un radiateur acier simple panneau (Type10) gagne 500 W/m² avec le simple ajout d’une ailette au dos (Type 11) soit une augmentation de 52 % de sa puissance. 

 

 

Les dimensions du radiateur

Les dimensions d’un radiateur influencent sa puissance. La puissance du radiateur est globalement proportionnelle à sa surface.

 

Exemple :

Dans notre exemple, un radiateur de 140 cm x 75 cm soit 1 m², doit être remplacé par un radiateur de 70 cm x 75 cm soit 0.5 m². Ce cas peut être rencontré lors d’un réaménagement des pièces.

 

Dans ce cas, la puissance de chauffe, d’un même type de radiateur, est divisée par deux. L’inverse est aussi vrai, la puissance peut être multipliée par 2 si la surface est multipliée par 2.

C’est souvent ainsi que des radiateurs anciens à haute température qui ont perdu en puissance en changeant de régime d’eau doivent être remplacés par de nouveaux radiateurs basse température plus grands.

Néanmoins changer les radiateurs n’est pas toujours nécessaire, le calcul précis de l’existant peut permettre de conserver les anciens appareils de chauffage qui étaient peut-être surdimensionnés. 

Dans ce cas, le régime d’eau diminue, la puissance des radiateurs diminue à surface équivalente (mais reste suffisante) et les radiateurs peuvent être conservés.

 

Étape N°5 – Réglage et Mise en service

Le débit d’eau est un facteur à ne pas négliger dans la puissance finale d’un radiateur. Celui-ci est donné dans les catalogues en fonction du modèle de radiateur et du régime d’eau choisi (P50 ou P30). La variation du débit du radiateur permet de réguler la puissance délivrée dans chaque pièce et donc la température ambiante.

Il est important de noter qu’une variation de débit influence faiblement la puissance du radiateur :

• Un débit deux fois supérieur au débit nominal augmente la puissance d’à peine 10 % 
• Un débit inférieur de 20 % au débit nominal réduit la puissance de moins de 5 %.

 

Cela signifie que d’une part la régulation sur loi d’eau doit être suffisamment bien réglée et fonctionnelle pour assurer la majorité du réglage de la puissance. D’autre part, le réglage par le débit (robinets/tés/vannes) ne peut pas toujours corriger complètement un mauvais dimensionnement (surdimensionnement) du radiateur. Il est donc important de bien régler le débit d’eau des radiateurs dès la mise en route de l’installation. Ce réglage se fait sur les vannes (tés ou robinet à préréglage) du radiateur.

Par exemple : Nous souhaitons équiper une pièce d’un radiateur d’une puissance de 1000 W. Ce radiateur doit faire maximum 140 cm de long par 75 cm de haut. Dans notre cas, le régime de température choisi est de 55/45 (PAC air/eau en générateur). Il est alors possible de sélectionner 3 modèles différents de radiateurs :

 

Dans notre cas, quel que soit le radiateur sélectionné, la puissance fournie au débit nominal (86 l) sera trop importante par rapport à notre puissance nécessaire de 1000 W (entre 95 et 161 W en trop). Il faudra donc calculer et régler un débit sur les vannes du radiateur (robinet ou tés de réglage) pour permettre d’éviter ce surdimensionnement. Cette étape est aussi appelée « équilibrage des radiateurs ». 

Concernant la régulation de la température d’eau, elle doit-être réalisée au niveau de la chaudière selon le régime d’eau choisi lors de la sélection des radiateurs pour garantir les puissances des radiateurs qui ont été installés.

 

Un bon dimensionnement et une sélection adéquate des radiateurs est un travail important. Cela peut être réalisé en suivant les différentes étapes décrites en détail dans notre article, depuis le relevé de l’existant jusqu’au réglage des débits sur place. Le bon dimensionnement des radiateurs dépend donc de nombreux facteurs (type, régime d’eau, dimensions, débits…) et peut être source d’inquiétude pour vous ou vos clients. CEDEO vous accompagne, afin de vous faire gagner en sérénité sur ce sujet. Grâce à l’utilisation de l’outil de chiffrage de chantier SOLU+, vous pouvez d’ores et déjà sélectionner facilement vos radiateurs. Une bonne sélection des radiateurs vous évitera un surdimensionnement coûteux ou un sous dimensionnement gênant pour le confort thermique de vos clients.