Une source de chaleur, deux terminaux : pourquoi le chauffage par le sol ne chauffe-t-il pas ? Partie 2 — Air piégé dans les tuyaux du chauffage par le sol

Comment les bouchons d'air réduisent le débit d'eau et provoquent un mauvais chauffage dans les systèmes de pompe à chaleur air-eau

Une pompe à chaleur air-eau fonctionne normalement.

La température de l'eau de sortie est correcte.

Le tuyau d'alimentation du collecteur de chauffage par le sol est chaud.

Mais le tuyau de retour reste froid, les débitmètres indiquent un débit faible ou instable, et le sol ne chauffe tout simplement pas.

Que devez-vous vérifier en premier ?

L'une des causes les plus fréquentes est étonnamment simple :

Air piégé dans les tuyaux du chauffage par le sol.

L'air dans un système hydronique peut sembler un problème mineur, mais il peut réduire considérablement la circulation. Dans les cas graves, un bouchon d'air peut arrêter partiellement ou complètement le débit d'eau à travers un circuit de chauffage par le sol.

C'est particulièrement important dans un système une source de chaleur, deux terminaux, où une seule pompe à chaleur air-eau alimente à la fois les ventilo-convecteurs et le chauffage par le sol.

Si les ventilo-convecteurs fonctionnent normalement mais que le chauffage par le sol reste froid, l'air piégé devrait être l'un des premiers éléments de la liste de dépannage.

1. Un symptôme simple : tuyau d'alimentation chaud, tuyau de retour froid

L'un des moyens les plus simples d'identifier un possible bouchon d'air est de comparer les températures d'alimentation et de retour.

Imaginez cette situation :

Tuyau d'alimentation du chauffage par le sol → Chaud

Tuyau de retour du chauffage par le sol → Froid ou nettement plus froid que prévu

La pompe à chaleur produit évidemment de l'eau chaude, mais cette chaleur n'est pas transportée efficacement à travers les boucles du sol.

Cela suggère immédiatement que le problème peut être lié à une circulation insuffisante.

Les causes possibles incluent :

• air piégé ;

• vannes fermées ;

• filtres bloqués ;

• pression de pompe insuffisante ;

• réglages de pompe incorrects ;

• boucles de chauffage par le sol bloquées ;

• problèmes de collecteur.

Parmi ceux-ci, l'air piégé est particulièrement courant après l'installation, la maintenance, la vidange/remplissage ou un long arrêt.

2. Pourquoi l'air pénètre-t-il dans un système de chauffage hydronique ?

Beaucoup de gens supposent qu'un système d'eau fermé ne doit contenir que de l'eau.

En pratique, une certaine quantité d'air ou de gaz dissous est presque inévitable.

L'air peut entrer ou rester dans le système pendant :

• le remplissage initial ;

• la maintenance ;

• la vidange et le remplissage du système ;

• l'installation des tuyaux ;

• les tests de pression ;

• les fuites ou les pertes de pression ;

• la mise en service incorrecte.

L'eau elle-même peut également contenir des gaz dissous.

Lorsque la température de l'eau change, certains gaz dissous peuvent sortir de la solution et former de petites bulles.

Ces bulles peuvent circuler dans le système et s'accumuler à :

• points hauts ;

• collecteurs ;

• coudes de tuyaux ;

• zones à faible vitesse ;

• échangeurs de chaleur ;

• sections de tuyaux mal conçues.

Au fil du temps, de petites bulles peuvent se combiner pour former de plus grandes poches d'air.

C'est ainsi qu'un bouchon d'air peut se développer.

3. Qu'est-ce qu'un bouchon d'air ?

Un bouchon d'air est une poche d'air piégée à l'intérieur d'un circuit d'eau qui restreint ou empêche considérablement la circulation de l'eau.

L'eau est effectivement incompressible en fonctionnement hydronique normal, tandis que l'air est compressible.

Lorsqu'une pompe de circulation tente de pousser de l'eau à travers un tuyau contenant une poche d'air importante, une partie de l'énergie de la pompe peut être gaspillée à comprimer ou à déplacer l'air piégé plutôt qu'à établir une circulation d'eau stable.

Le résultat peut être :

Débit réduit → transfert de chaleur réduit → eau de retour froide → sol froid

Dans un cas grave :

Poche d'air → presque aucune circulation → le circuit de chauffage par le sol cesse de chauffer

C'est pourquoi l'air piégé ne doit pas être traité comme un simple problème de bruit.

C'est un problème de performance hydraulique.

4. Pourquoi le chauffage par le sol est-il particulièrement sensible à l'air piégé ?

Les systèmes de chauffage par le sol peuvent contenir de nombreuses longues boucles de tuyaux.

Un collecteur typique peut desservir plusieurs circuits répartis dans différentes pièces.

Le système contient donc :

• longues longueurs de tuyaux ;

• multiples coudes ;

• collecteurs ;

• vannes ;

• actionneurs ;

• débitmètres ;

• différentes altitudes.

Cela crée de nombreuses opportunités pour que l'air soit piégé.

Si un circuit contient de l'air alors que les autres n'en contiennent pas, le résultat peut être :

Salon chaud

Chambre chaude

Salle de bain chaude

Une chambre complètement froide

La pompe à chaleur peut fonctionner parfaitement.

Le problème est simplement qu'une boucle de chauffage par le sol a une circulation insuffisante.

5. Symptômes typiques d'air dans les tuyaux de chauffage par le sol

Les ingénieurs et les installateurs doivent rechercher plusieurs symptômes courants.

Alimentation chaude mais retour froid

Le collecteur d'alimentation reçoit de l'eau chaude, mais le côté retour reste anormalement froid.

Lecture du débitmètre très faible ou nulle

Un ou plusieurs débitmètres du collecteur indiquent une circulation faible ou nulle.

Certaines pièces chauffent tandis que d'autres restent froides

Cela suggère fortement un problème spécifique à une branche plutôt qu'une capacité insuffisante de la pompe à chaleur totale.

Bruits de gargouillis ou de bulles

Vous pouvez entendre des sons tels que :

gargouillis, bulles ou bruit d'eau intermittent

à l'intérieur des tuyaux ou des collecteurs.

Débit instable

Les lectures des débitmètres fluctuent au lieu de rester stables.

Grande différence de température d'alimentation-retour

Un ΔT très important peut indiquer un débit d'eau insuffisant.

Ces symptômes ne prouvent pas que l'air est la seule cause possible, mais ils fournissent de forts indices diagnostiques.

6. Pourquoi un faible débit rend le sol froid

La relation entre le transfert de chaleur, le débit et la différence de température de l'eau peut être exprimée par :

$$Q=dot{m}c_pDelta T$$

Pour les calculs pratiques côté eau :

$$Q(kW)approx1.163times Flow(m³/h)timesDelta T(K)$$

Où :

• Q = chaleur transférée ;

• Flow = débit d'eau ;

• ΔT = différence de température de l'eau d'alimentation-retour.

Si l'air réduit considérablement le débit, la quantité de chaleur qui peut être transportée au sol diminue également.

C'est pourquoi un système peut avoir une température de sortie d'eau parfaitement acceptable mais fournir toujours un mauvais chauffage de pièce.

La température de l'eau seule ne détermine pas la performance de chauffage. Vous avez également besoin d'un débit d'eau suffisant.

C'est l'un des concepts les plus importants dans le dépannage des pompes à chaleur hydroniques.

7. N'augmentez pas immédiatement la température de l'eau de la pompe à chaleur

Lorsque le sol ne chauffe pas, une réponse courante est :

“Augmenter la température de l'eau de sortie.”

Par exemple :

35°C → 40°C → 45°C → 50°C

Mais si le vrai problème est un bouchon d'air, augmenter la température de l'eau ne rétablit pas la circulation.

Vous pourriez simplement vous retrouver avec :

Eau d'alimentation plus chaude + faible débit + sol froid + efficacité de la pompe à chaleur réduite

La séquence correcte est :

Vérifier d'abord le débit → résoudre le problème hydraulique → puis optimiser la température de l'eau.

Pour une pompe à chaleur, c'est particulièrement important car des températures de sortie d'eau inutilement élevées augmentent généralement la pression du compresseur et réduisent l'efficacité.

8. N'installez pas automatiquement une pompe de circulation plus grande

Une autre réponse courante est :

“Le débit est faible, nous avons donc besoin d'une pompe plus grande.”

Encore une fois, pas nécessairement.

Si de l'air est piégé dans le tuyau, une pompe beaucoup plus grande peut toujours ne pas réussir à établir une circulation adéquate.

Le surdimensionnement de la pompe de circulation peut également créer d'autres problèmes :

• vitesse d'eau excessive ;

• augmentation de la consommation d'électricité ;

• bruit dans les tuyaux ;

• bruit dans les vannes ;

• pression différentielle excessive ;

• mauvais équilibrage du système.

Une pompe de circulation doit être sélectionnée en fonction de :

Débit requis + perte de charge du système + résistance hydraulique

et non comme substitut à une élimination correcte de l'air.

Une pompe plus grande ne peut pas corriger une procédure de mise en service fondamentalement défectueuse.

9. La purge de chaque boucle de chauffage par le sol individuellement est souvent la meilleure solution

Lorsqu'un air piégé est suspecté, l'ouverture d'un seul purgeur d'air automatique peut ne pas suffire.

Pour les systèmes de chauffage par le sol à plusieurs boucles, l'une des méthodes de mise en service les plus efficaces est de purger les boucles individuellement.

Une procédure typique est :

Étape 1 : Arrêtez la source de chaleur si requis par la procédure de mise en service du fabricant.

Étape 2 : Fermez toutes les boucles de chauffage par le sol sauf une.

Étape 3 : Faites circuler de l'eau à travers la boucle ouverte.

Étape 4 : Continuez jusqu'à ce qu'aucune bulle d'air visible ne soit évacuée et que le débit devienne stable.

Étape 5 : Fermez ce circuit et ouvrez le suivant.

Étape 6 : Répétez pour chaque boucle de chauffage par le sol.

Étape 7 : Remettez tous les circuits dans leurs positions de conception.

Étape 8 : Équilibrez le collecteur selon les débits requis.

C'est généralement plus efficace que d'essayer d'éliminer l'air de chaque boucle simultanément.

10. Les purgeurs d'air automatiques doivent être installés aux points hauts importants

L'air a naturellement tendance à migrer vers les points hauts d'un système hydronique.

Par conséquent, la conception du système doit prévoir des points d'élimination d'air appropriés.

Une attention particulière doit être accordée à :

• points hauts dans la tuyauterie principale ;

• locaux techniques des pompes à chaleur ;

• ballons tampons ;

• séparateurs hydrauliques ;

• collecteurs ;

• colonnes montantes verticales.

Un purgeur d'air automatique peut éliminer en continu de petites quantités d'air accumulé pendant le fonctionnement normal.

Cependant :

Un purgeur d'air automatique ne remplace pas un rinçage et une mise en service initiaux corrects.

Un circuit de sol fortement bouché par l'air peut encore nécessiter une purge manuelle.

11. N'oubliez pas le collecteur de chauffage par le sol

Le collecteur est l'un des endroits les plus importants pour la mise en service et le dépannage.

Un collecteur bien conçu fournit généralement :

• distribution d'alimentation ;

• collecte de retour ;

• isolement des boucles individuelles ;

• réglage du débit ;

• débitmètres ;

• actionneurs ;

• points de remplissage/vidange ;

• purge d'air.

Lors du dépannage, inspectez soigneusement le collecteur.

Demandez :

Toutes les boucles sont-elles ouvertes ?

Les débitmètres indiquent-ils une circulation ?

Des actionneurs sont-ils fermés ?

De l'air est-il visible dans les débitmètres ?

Y a-t-il une grande différence de température entre les boucles individuelles ?

Les purgeurs d'air du collecteur fonctionnent-ils ?

Ces observations simples peuvent souvent identifier le problème sans toucher à la pompe à chaleur.

12. Un ballon tampon peut-il aider à l'élimination de l'air ?

Un ballon tampon correctement conçu peut contribuer à la séparation de l'air car la vitesse de l'eau à l'intérieur du ballon est beaucoup plus faible que dans la tuyauterie principale.

Lorsque l'eau ralentit, l'air entraîné peut plus facilement se séparer et monter vers un point d'élimination d'air approprié.

Mais cela ne doit pas être mal interprété.

Un ballon tampon n'est pas installé uniquement pour éliminer l'air.

Selon la conception hydraulique, il peut également fournir :

• volume d'eau supplémentaire du système ;

• séparation hydraulique ;

• flux de pompe à chaleur plus stable ;

• réduction des cycles courts ;

• énergie thermique pour le dégivrage ;

• séparation entre les circuits primaire et secondaire.

Dans certaines applications de pompe à chaleur, cela peut rendre le fonctionnement du système beaucoup plus stable.

13. Pourquoi l'hydraulique primaire-secondaire peut être utile

Pour certains projets, en particulier les systèmes avec plusieurs types de terminaux, une configuration primaire-secondaire peut être utile.

Un arrangement simplifié peut être :

Pompe à chaleur → Circuit primaire → Ballon tampon / Séparateur hydraulique

puis :

Pompe secondaire → Chauffage par le sol

et/ou

Pompe secondaire → Ventilo-convecteurs

Cela permet à la pompe à chaleur et aux circuits terminaux de fonctionner avec des conditions hydrauliques plus indépendantes.

Par exemple, la pompe à chaleur peut nécessiter un certain débit minimum tandis que le circuit de chauffage par le sol nécessite un débit différent en fonction du nombre de zones ouvertes.

La séparation hydraulique peut faciliter la gestion de ces différentes exigences.

Elle peut également fournir des emplacements pratiques pour :

• séparation de l'air ;

• séparation des saletés ;

• mesure de température ;

• remplissage du système ;

• équilibrage hydraulique.

14. Une source de chaleur, deux terminaux facilite le diagnostic

Considérez cette situation :

Ventilo-convecteurs

Chauffent normalement.

Chauffage par le sol

Ne chauffe pas.

Pompe à chaleur

Fonctionne normalement.

Qu'est-ce que cela nous dit ?

Cela suggère fortement que la source de chaleur est capable de produire de la chaleur.

Le dépannage doit donc se concentrer sur le côté chauffage par le sol :

Pompe de chauffage par le sol → vanne de mélange → collecteur → actionneurs → débitmètres → air → boucles de sol

Considérez maintenant le contraire :

Ventilo-convecteurs

Ne chauffe pas.

Chauffage par le sol

Ne chauffe pas.

Alors le problème peut être plus en amont :

Pompe à chaleur → pompe primaire → ballon tampon → vannes principales → système de contrôle

C'est pourquoi un système à une source, deux terminaux fournit en fait des informations diagnostiques utiles.

15. Plus de purgeurs d'air valent souvent mieux que trop peu — mais l'emplacement est important

L'ajout de points d'élimination d'air appropriés lors de l'installation est généralement beaucoup plus facile que d'essayer de résoudre des problèmes d'air chroniques une fois le bâtiment terminé.

Cependant, installer simplement de nombreux purgeurs au hasard n'est pas une bonne ingénierie.

Ils doivent être positionnés là où l'air s'accumule naturellement.

Les emplacements typiques incluent :

Points hauts + colonnes montantes + collecteurs + séparateurs hydrauliques/ballons tampons + séparateurs d'air de salle technique

Une bonne conception du système doit rendre l'élimination de l'air prévisible et réparable.

Un système de pompe à chaleur magnifiquement installé qui ne peut pas être correctement rempli, rincé et purgé n'est pas un système hydronique bien conçu.

16. Pourquoi l'air peut endommager la pompe de circulation

L'air dans le système fait plus que réduire les performances de chauffage.

Si une pompe de circulation fonctionne avec une teneur en air importante, elle peut rencontrer :

• fonctionnement instable ;

• bruit ;

• performance hydraulique réduite ;

• perte de lubrification/refroidissement dans certaines conceptions de pompe ;

• conditions similaires à la cavitation ;

• usure prématurée.

C'est une autre raison pour laquelle les bulles ou gargouillis persistants ne doivent pas être ignorés.

Si le tuyau semble contenir de l'eau et de l'air se déplaçant continuellement ensemble, enquêtez.

17. Une séquence de dépannage pratique

Si vous suspectez de l'air dans les tuyaux de chauffage par le sol, utilisez un processus systématique.

Étape 1 — Vérifier la température de l'eau de sortie de la pompe à chaleur

Confirmez que la source de chaleur produit effectivement de l'eau chaude.

Étape 2 — Comparer les températures d'alimentation et de retour

Une alimentation chaude et un retour anormalement froid peuvent indiquer un débit insuffisant.

Étape 3 — Vérifier les débitmètres du collecteur

Identifier les circuits avec un débit nul, faible ou instable.

Étape 4 — Vérifier les vannes et les actionneurs

Assurez-vous que les boucles affectées sont effectivement ouvertes.

Étape 5 — Vérifier le fonctionnement de la pompe de circulation

Confirmez le débit réel, pas seulement si le moteur de la pompe tourne.

Étape 6 — Inspecter les filtres et les crépines

Écartez le blocage par la saleté.

Étape 7 — Purger individuellement les circuits de chauffage par le sol

Éliminez l'air piégé boucle par boucle.

Étape 8 — Vérifier les purgeurs d'air automatiques

Confirmez que les purgeurs sont correctement installés et fonctionnent.

Étape 9 — Redémarrer et observer

Vérifiez si le débit devient stable.

Étape 10 — Rééquilibrer le collecteur

Ajustez chaque boucle à son débit de conception requis.

Ce n'est qu'après ces vérifications que vous devriez commencer à modifier la taille de la pompe ou les réglages de température de l'eau de la pompe à chaleur.

Tableau de diagnostic rapide

Foire aux questions

Comment savoir s'il y a de l'air dans mes tuyaux de chauffage par le sol ?

Les signes courants incluent les bruits de gargouillis, un débit de collecteur instable ou nul, certaines boucles restant froides, et un tuyau d'alimentation chaud combiné à un tuyau de retour inhabituellement froid.

L'air peut-il arrêter complètement le chauffage par le sol ?

Oui. Une poche d'air suffisamment grande peut créer un bouchon d'air qui restreint ou arrête sévèrement la circulation à travers une boucle individuelle.

Une pompe de circulation plus grande éliminera-t-elle un bouchon d'air ?

Pas de manière fiable. La solution correcte est de purger et ventiler correctement le circuit. La sélection de la pompe doit être basée sur le débit requis et la perte de charge du système.

Pourquoi la pompe à chaleur produit-elle de l'eau chaude mais le sol reste-t-il froid ?

La production d'eau chaude confirme la génération de chaleur, mais elle ne confirme pas la distribution de chaleur. Un débit insuffisant causé par de l'air piégé, des vannes, des problèmes de pompe ou un blocage peut empêcher la chaleur d'atteindre le sol.

Chaque collecteur de chauffage par le sol doit-il avoir un purgeur d'air ?

Des dispositions appropriées d'élimination de l'air doivent être intégrées à la conception hydronique, en particulier aux collecteurs et aux points hauts. L'installation exacte doit suivre la conception du système et les exigences locales.

Un ballon tampon élimine-t-il l'air ?

Un ballon tampon peut aider à la séparation de l'air en raison de la vitesse d'eau plus faible à l'intérieur du réservoir, en particulier lorsqu'il est combiné avec des composants d'élimination d'air appropriés. Cependant, sa fonction principale dépend de la conception du système hydraulique, et il ne remplace pas une purge adéquate.

Le principe d'ingénierie à retenir

Lorsque le chauffage par le sol est froid, ne demandez pas seulement :

“L'eau est-elle assez chaude ?”

Demandez :

“Assez d'eau chaude circule-t-elle réellement dans le sol ?”

Une pompe à chaleur peut produire de l'eau parfaitement chaude tandis que le bâtiment reste froid si cette énergie thermique ne peut pas être transportée à travers le système hydronique.

Pour un circuit de chauffage par le sol bouché par l'air, la logique de dépannage devrait être :

Source de chaleur OK → Température d'alimentation OK → Vérifier le débit → Identifier l'air → Purger les boucles → Vérifier la pompe → Rééquilibrer → Revérifier le ΔT

Et dans un système une source de chaleur, deux terminaux, comparez toujours le comportement des circuits de ventilo-convecteurs et de chauffage par le sol. Cette comparaison peut vous dire rapidement si le problème se situe du côté de la source de chaleur ou de la distribution terminale.

Une source de chaleur, deux terminaux — Série de dépannage

Partie 1 : Mise en service initiale ou arrêt à long terme
Partie 2 : Air piégé dans les tuyaux de chauffage par le sol
Prochain : Causes plus pratiques de mauvaises performances du chauffage par le sol

Chez EcoHeat Pump, nous pensons qu'une bonne performance de la pompe à chaleur dépend non seulement de la pompe à chaleur elle-même, mais aussi d'une conception hydraulique, d'une installation, d'une mise en service et d'une adaptation du système terminal correctes.

Nous invitons également les ingénieurs CVC, les installateurs et les professionnels des pompes à chaleur à partager leur expérience sur le terrain et à aider à identifier tout ce qui pourrait être ajouté ou amélioré dans cette série.

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