Un atelier de placage a remplacé un thermoplongeur en PTFE dans un réservoir en acier non isolé par un réchauffeur dimensionné en utilisant le même calcul que précédemment. Le nouveau réchauffeur délivrait la bonne puissance, mais le réservoir mettait plus de temps à atteindre le point de consigne et le réchauffeur fonctionnait en continu pendant la production. Le réservoir avait été isolé deux ans plus tôt, mais l'isolation avait été retirée lors d'un projet d'entretien et n'avait jamais été réinstallée. La perte de chaleur avait augmenté et le radiateur était désormais sous-dimensionné pour la charge réelle.
L'isolation du réservoir a un effet direct sur la puissance requise du thermoplongeur en PTFE. Un réservoir non isolé perd de la chaleur à travers ses parois à un taux qui peut être 5 à 10 fois plus élevé qu'un réservoir isolé. Le chauffage doit remplacer cette chaleur perdue pour maintenir le point de consigne.
Comment l’isolation réduit les pertes de chaleur
Les pertes de chaleur à travers la paroi d'un réservoir dépendent de la différence de température entre le bain et l'air ambiant, de la surface de la paroi, ainsi que de la résistance thermique de la paroi et de l'éventuelle isolation. L'isolation ajoute une résistance thermique, ce qui réduit la perte de chaleur pour une différence de température donnée.
Pour une paroi de réservoir en acier à 60 degrés dans une pièce à 20 degrés, la perte de chaleur sans isolation est d'environ 200 à 300 W/m². Avec 50 mm d'isolation, la perte tombe à 20-40 W/m². Avec 100 mm, elle tombe à 10-20 W/m².
| Épaisseur d'isolation | Perte de chaleur des murs à 60 degrés | Perte relative | Coût énergétique annuel (100 m²) |
|---|---|---|---|
| Aucun | 200–300 W/m² | 1.0× | $12,000–18,000 |
| 25 mm | 50–80 W/m² | 0.25× | $3,000–4,800 |
| 50 millimètres | 20–40 W/m² | 0.12× | $1,200–2,400 |
| 75 millimètres | 12–25 W/m² | 0.08× | $720–1,500 |
| 100 millimètres | 8–15 W/m² | 0.05× | $480–900 |
Perte de chaleur des murs et coût énergétique selon l'épaisseur de l'isolation pour un bain à 60 degrés
Comment l'isolation modifie la puissance requise
Le radiateur doit fournir suffisamment de puissance pour remplacer la chaleur perdue à travers les murs et la surface et pour chauffer les pièces entrantes. Si le ballon n'est pas isolé, les pertes par parois sont plus élevées et le chauffage doit être plus important.
Pour un réservoir de 2 000 litres à 60 degrés avec 100 m² de surface mouillée, la perte de paroi sans isolation est de 20 à 30 kW. Avec 50 mm d'isolation, la perte tombe à 2 à 4 kW. La différence est de 18 à 26 kW de puissance calorifique qui doit être fournie par le radiateur.
| Volume du réservoir | Surface mouillée | Perte de mur non isolé | Perte de paroi isolée (50 mm) | Capacité de chauffage supplémentaire nécessaire |
|---|---|---|---|---|
| 1,000 L | 50 m² | 10 à 15 kW | 1 à 2 kW | 9 à 13 kW |
| 1,500 L | 75 m² | 15 à 23 kW | 1,5 à 3 kW | 13 à 20 kW |
| 2,000 L | 100 m² | 20 à 30 kW | 2 à 4 kW | 18 à 26 kW |
| 3,000 L | 150 m² | 30 à 45 kW | 3 à 6 kW | 27 à 39 kW |
Perte de chaleur des murs et capacité de chauffage supplémentaire requise pour les réservoirs non isolés
L'effet sur les pertes de surface
Les pertes de surface se produisent par évaporation et rayonnement. Une surface de réservoir ouverte à 60 degrés perd 300 à 500 W/m². Une couverture à billes flottantes ou un couvercle de réservoir réduit cette perte de 60 à 70 %.
Pour un réservoir de 2 000 litres avec une surface de 1,5 m², la perte en surface ouverte est de 450 à 750 W. Avec un couvercle, la perte tombe à 135 à 225 W. La différence est de 315 à 525 W de puissance calorifique.
Dimensionnement de l'isolation et du chauffage
Le chauffage doit être dimensionné en fonction de la perte de chaleur réelle du réservoir. Si le réservoir est isolé, le chauffage peut être plus petit. Si le réservoir n'est pas isolé, le chauffage doit être plus grand.
Une approche pratique consiste à calculer la perte de chaleur pour les conditions d'isolation réelles et à dimensionner le réchauffeur pour cette charge plus une marge pour la charge de production. Un appareil de chauffage dimensionné pour un réservoir isolé mais installé dans un réservoir non isolé sera sous-dimensionné et fonctionnera en continu.
Lorsque l'isolation modifie l'exigence de densité en watts
L'ajout d'une isolation réduit la perte de chaleur, ce qui réduit la puissance requise. Mais l’isolation affecte également la température de la surface du radiateur. Un appareil de chauffage plus petit fonctionnant à une densité de watts plus élevée peut être nécessaire pour fournir la puissance réduite dans l'espace disponible. La densité de watts plus élevée augmente la température de surface et accélère la dégradation.
L'idéal est d'isoler le réservoir et de choisir un appareil de chauffage ayant une grande surface et une faible densité en watts. L'isolation réduit la consommation en watts et la grande surface maintient la densité en watts faible.
Lorsque les radiateurs standards ne peuvent pas correspondre aux conditions d’isolation
Les réservoirs dont l'isolation est endommagée ou manquante nécessitent souvent des radiateurs plus grands que les spécifications d'origine. Une configuration personnalisée de thermoplongeur en PTFE avec une grande surface, une faible densité en watts et une position optimisée en termes de débit-résout la cause profonde du sous-dimensionnement. Le processus de spécification nécessite les dimensions du réservoir, l'état d'isolation, la température de fonctionnement et la puissance requise. Pour les installations présentant des conditions d'isolation variables, cette approche spécifique à l'application-garantit que le chauffage correspond à la perte de chaleur réelle.
