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Dimensionnement des installations sanitaires Eau froide Eau chaude Capteurs solaires.

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1 Dimensionnement des installations sanitaires Eau froide Eau chaude Capteurs solaires

2 1° Dimensionnement de la production deau chaude

3 Situation 1 : Habitation domestique Solution 1 : production électrique instantanée Besoin instantané le plus intense ? ( = puissance maximale ? ) Remplir leau dun bain : 140 litres deau à 40° en 10 minutes ! Puissance électrique ? Ampérage ? Remarques : -on compte 40°… même si leau est à 37° pour tenir compte des pertes des tuyauteries. -leau froide arrive en moyenne à 10°C.

4 Puissance ? Puissance eau = débit eau x c eau x T° eau = (14O l. /10 min.) x 1,16 kWh/m³.K x (40° - 10°) K = 0,84 m³/h x 1,16 kWh/m³.K x (40° - 10°) K = 29 kW Situation 1 : Habitation domestique Solution 1 : production électrique instantanée

5 Situation 1 : Habitation domestique Solution 1 : production électrique instantanée Ampérage ? Puissance = U x I x cos = 230 V x I x 1 (cos = 1 puisque charge purement résistive) Doù I = W / 230V x 1 = 126 A !!! Problème : ampérage total dune habitation = …40… 50… A Un fusible de 110 A est inimaginable dans une habitation !

6 Voici un producteur deau chaude instantané … mais son petit débit limite la puissance à 1 kW !

7 Situation 1 : Habitation domestique Solution 2 : production électrique à accumulation de nuit Quel volume de stockage ? Imaginons un logement de 5 personnes : tableau 200 litres à 60°C Imaginons un temps de chauffage de 5 heures… Quelle puissance de la résistance chauffante ?

8 ActivitéBesoins en ECS à 60°C Logement1 personne 2 personnes 3 personnes 4 personnes 5 personnes 50 litres/ jour 75 litres/ jour 100 litres/ jour 150 litres/ jour 200 litres/ jour Hôtellerieétoile (douches) 1-2 étoiles (douches/bains) 3-4 étoiles(bains) 75 litres/chambre/jour 100 litres/chambre/jour 150 litres/chambre/jour RestaurationTraditionnelle (50 à 150 repas/j) Commerciale (500 repas/j) Cuisine centrale (5000 repas/j) 12 litres/repas 5 litres/repas 1 litres/repas SantéRésidence pour personnes âgées Hôpitaux Foyer pour handicapés 40 litres/lit/jour 50 litres/lit/jour 100 litres/lit/jour Internat40 litres/interne SportEn salle Sur terrain extérieur (foot, ….) 25 litres/pers 40 litres/pers

9 Situation 1 : Habitation domestique Solution 2 : production électrique à accumulation de nuit Puissance = Energie /temps = ( 0,2 m³ x 1,16 kWh/m³.K x (60-10) ) / 5 h = 2,3 kW Ampérage = P / ( U x cos ) = W /( 230 V x 1) = 10 Ampères OK ! Avantage : tarif électrique de nuit à ½ prix si compteur bihoraire ! A quand Calgon dans leau chaude sanitaire ?!

10 200 litres deau à 60°C, cela fait combien de douches à 40° ? (*) Pour les filles…Pour les gars… (*) en réalité 37° mais on ajoute 3° de pertes… sachant que 1 douche = 8 litres/minute x 5 minutes = 40 litres à 40°C

11 Energie 1 = Energie 2 0,2 m³ x 1,16 x (60° – 10°) = Vol x 1,16 x (40° – 10°) Volume à 40°C = 333 litres soit 8 douches ! (… ajout de 133 litres deau froide dans le mitigeur) 200 l. 60°C Vol ? 40°C 200 litres deau à 60°C, cela fait combien de douches à 40° ?

12 Situation 1 : Habitation domestique Solution 3 : production instantanée au gaz A nouveau, une puissance maximale de 29 KW est nécessaire pour chauffer leau du bain. Remarque :cette puissance est supérieure à celle nécessaire pour le chauffage dun appartement ou dune maison bien isolée. Donc, si production mixte (Chauffage + ECS), ne plus calculer la puissance de chauffage ! Ce sera toujours la valeur de 29 kW qui dimension- nera linstallation.

13 Situation 1 : Habitation domestique Solution 4 : production à accumulation gaz ou fuel. Le serpentin dans le ballon aura une puissance de quelques kW puisquon a le temps de recharger le ballon. Comme le ballon peut être rechargé en journée, son volume sera plus petit que celui des ballons électriques.

14 Situation 2 : Immeuble à appartements Solution 1 : production décentralisée Le dimensionnement est identique à celui dune habitation individuelle.

15 Situation 2 : Immeuble à appartements Solution 2 : production centralisée Problème : Comment comptabiliser un immeuble de 3 studios et 5 appartements à 3 chambres ? Ramener tout à un nombre N de logements unitaires ! « logement unitaire » ? = 1 living + 3 chambres = 3,5 occupants en moyenne = 1 sdb standard avec bain de 140 litres N = (Fp * (Fe * Fs)) Facteur Nbre personnes Facteur équipements Facteur simultanéité

16 Situation 2 : Immeuble à appartements Fp ? … indique le nombre moyen de personnes dans un logement ramené à celui du logement unitaire Taille du logement R Nombre moyen de personnes P Coefficient personnes Fp 12 (2,5) 0,6 (0,7) 1,52 (2,5) 0,6 (0,7) 22 (2,5) 0,6 (0,7) 2,52,3 0,7 32,7 0,8 3,53,1 0,9 43,5 1 4,53,9 1,1 54,3 1,2 5,54,6 1,3 65 1,4 6,55,4 1,5 75,6 1,6 R La taille dun logement est déterminée en tenant compte uniquement du séjour et du nombre de chambres. Une chambre de plus de 10 m² est comptée pour une unité. Une chambre de moins de 10 m² est comptée pour une demi-unité. P lorsquun immeuble comporte principalement des appartements de taille 1, 1,5 ou 2 pièces, la valeur « P » est augmentée dune demi-unité. Exemple : un appartement avec 1 chambre parents et une petite chambre enfants de moins de 10 m² présente un R = 2,5 et donc sera comptabilisé comme 0,7 x la capacité d'un logement unitaire.

17 Situation 2 : Immeuble à appartements Fe ? … caractérise le volume de puisage dun appareil sanitaire Appareilsdimensions (mm) Volume de puisage (l) Coefficient équipement Fe Baignoirepetite 1200,9 1600* * ,1 1700* * ,4 Douche avec une pomme normale 400,3 Douche avec une pomme de luxe 750,5 Douche avec pomme normale et deux pommes latérales 1000,7 Par pomme supplémentaire 300,2 Lavabo 170,1 Bidet 200,15 Lave-mains 90,05 évier 300,2 Exemple : un bidet sera comptabilisé avec un Fe de 0,15 x la contenance d'un bain ordinaire

18 Situation 2 : Immeuble à appartements Fs ? … représente un facteur de simultanéité dun appareil au sein d'un logement Equipement prévu dans un logement Coefficient simultanéité Fs Equipeme nt normal Salle de bains avec : - 1 bain ordinaire ou 1 douche ordinaire 1 - un lavabo0 - une cuisine avec un évier0 Equipeme nt de confort Salle de bains avec : - un bain1 - une douche1 - un lavabo0 - un bidet0 Une cuisine avec un évier0 Autres locaux dans le même logement : - bain0,5 - douche0,5 - lavabo1 - bidet1 Exemples : Si logement comprenant un équipement normal, seule la consommation du bain est prise en compte. Si logement comprenant 2 salles de bains, lune avec un bain lautre avec une douche, Fs = 1 pour le bain et Fs = 0,5 pour la douche. Si logement comprenant une salle de bains, avec bain et douche, Fs = 1 pour chaque équipement.

19 Situation 2 : Immeuble à appartements Solution 2 : production centralisée Exemple global : un immeuble comportant 12 logements : 5 studios avec 1 douche 3 appartements de 2 chambres avec 1 salle de bains ordinaire 4 appartements de 3 chambres avec 1 salle de bains + 1 salle de douche avec lavabo Quel sera le nombre de logements unitaires ? N = 5 x 0,6 x (0,3 x 1) + 3 x 0,8 x (1 x 1) + 4 x 1 x (1 x 1 + 0,3 x 0,5 + 0,1 x 1) = 8,3 logements unitaires

20 Nbre Appart. Unitaires Débit de pointe Litres/10 min Situation 2 : Immeuble à appartements Quel est le débit de pointe deau à 40°C de cet immeuble ? Pour 8 appartements unit. : environ 375 Litres/10 min.

21 Situation 2 : Immeuble à appartements Quelles solutions centralisées ? 1° Accumulation totale des besoins journaliers ? 12 logements x 200 litres = litres … ? Peu réaliste …

22 Situation 2 : Immeuble à appartements Quelles solutions centralisées ? 2° Production instantanée des 375 litres / 10 min ? Puissance de chauffe = 0,375 m³/(1/6 h) x 1,16 kWh/m³.K x (40° - 10°) K = 78,3 kW ! Or le chauffage des 8 logements = 10 kW x 8 = 80 kW … doublement de la puissance de la chaudière ?

23 Situation 2 : Immeuble à appartements Quelles solutions centralisées ? 3° Compromis : semi-accumulation ? = accumulation « tampon » (= réserve deau chaude pour vaincre la période critique des bains) + puissance limitée pour assurer le chauffage de leau Nbre Logements Volume (litres) Puissance (kW) 11403,5 1, , , Exemple : pour 8 logements unitaires, ballon tampon de 530 litres et puissance de chauffe de 12 kW.

24 2° Dimensionnement des tuyauteries

25 WC, lavabos, machines à laver, lave-vaisselle6 l/min éviers, douches 12 l/min bains 15 l/min 1° calculer Qu, la somme des débits qui traversent ce conduit, avec : 2° calculer Qp le débit de pointe, sur base du facteur de simultanéité SIM : Q p = Qu x SIM (l/min) avec: SIM = coefficient de simultanéité tenant compte du nombre n d'appareils : = 1 / (n -1)sauf si SIM 0,3, alors SIM = 0,3[sans dim.]

26 3° calculer Dc, le diamètre intérieur de la conduite qui laisse passer ce débit avec une perte de charge limitée.

27 Application à un immeuble de logements ? A vous…!

28 6 blocs identiques juxtaposés Dans chaque bloc : rez + 1er étage : duplex 3 chambres 2ème étage : appartement 2 chambres 3ème étage : appartement 2 chambres Total : 6 Duplex à 3 chambres et 12 appartements à 2 chambres, soit 18 logements Equipements : Cuisine avec 1 évier et 1 raccordement lave-vaisselle Salle de bains normale avec 1 lavabo,1 wc,1 baignoire standard 140 litres

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32 Nombre de logements standards : Duplex 3 chambres : R = 4, p = 3,5 Appartement 2 chambres : R = 3, p = 2,7 SdB normale : F=1 Nombre de logements unitaires : N = (6 x 3,5 x x 2,7 x 1) / 3,5 = 15,25 On prendra 16 logements unitaires équivalents par sécurité. Dimensionnement de l'ECS : Besoins maxima en 10 minutes : 520 litres 4 bains pris simultanément pour les 18 logements (500/140) Puissance de chauffe si production instantanée = couvrir la demande maximum : P = Energie/temps = (0,52 m³ x 1,16 kWh/m³.K x 30 K) / (1/6) h = 110 kW ! Stockage complet si tout devait être fait par ballon électrique chauffé la nuit : Soit 18 ballons de 200 litres dispersés = 3,6 m³ … inimaginable ! Semi-accumulation : ballon de 920 litres et puissance de 21 kW

33 Dimensionnement des conduits deau froide sanitaire : Exemple : conduit dont le débit est le plus élevé (à la base dune colonne verticale avec 11 équipements sanitaires) : 3 bains : 3 x 15 l/min 3 lavabos : 3 x 6 l/min 3 wc : 3 x 6l/min 1 lave-vaisselle : 6 l/min 1 évier : 12 l/min Total : 99 l/min Qp = Qu x SIM = Qu x 1 / (n -1) = 99 x 1/ (11 -1) = 31(l/min) Doù un diamètre intérieur de 18 mm !

34 Et les capteurs solaires ?

35 Choisir linclinaison Dimensionner surface de capteurs et ballon de stockage

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38 Et sil fallait dimensionner des capteurs solaires pour le centre sportif dAywaille ? Pour établir un premier ordre de grandeur : il faut couvrir 40% des besoins deau chaude. il y a en moyenne 80 sportifs par jour à raison de 25 litres/pers. les capteurs ont un rendement moyen annuel de 40%. lapport solaire moyen en Belgique est de 1000 kWh/m².an.

39 Et sil fallait dimensionner des capteurs solaires pour le centre sportif dAywaille ? Pour établir un premier ordre de grandeur : Besoins ECS = 0,40 x 80 p x 0,025 m³/p x 1,16 x (60-10) x 365 = kWh/an Energie captée = 0,40 x 1000 kWh/m².an = 400 kWh/m².an Surface capteurs = /400 = 42 m²


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