PLANCHER CHAUFFANT RAFRAÎCHISSANT
Principe et description du plancher chauffant réversible
Présentation du système de plancher chauffant
Le souci constant d'amélioration du confort en toutes saisons a conduit au développement des systèmes de planchers chauffants/rafraîchissants aussi communément appelés planchers réversibles.
Le plancher chauffant réversible assure deux fonctions principales :
- Le chauffage en hiver.
- Le rafraîchissement en été.
Ainsi, avec un fluide chaud, le plancher se comporte en émetteur l'hiver, et avec de l'eau rafraîchie en absorbeur durant l'été.
Il consiste principalement en un réseau de tubes noyés dans une dalle d'enrobage et véhiculant une eau dont la température varie selon les besoins et l'usage. La technique du plancher rafraîchissant n'est en aucun cas un dispositif de climatisation mais plutôt un système permettant d'apporter un certain confort en abaissant la température ambiante de 3 à 5°C.
Le plancher chauffant, ayant une température superficielle de sol supérieure à la température ambiante est un émetteur de chaleur. 
Le plancher rafraîchissant, ayant une température superficielle de sol inférieure à la température ambiante est un absorbeur de chaleur. 
Les composants du système de chauffage au sol
Les systèmes de production de chauffage et rafraîchissement
Dans le cas d'un plancher chauffant réversible :
- En mode rafraîchissant, on cherche à produire une température d'eau minimum de 18°C.
- En mode chauffant, on cherche à produire une température d'eau avoisinant 35 à 40°C.
LA POMPE À CHALEUR
La pompe à chaleur réversible est le groupe froid le plus communément répandu pour la technique de plancher chauffant rafraîchissant, car les sources chaude et froide sont fournies par le même appareil. 80% des installations de plancher chauffant sont équipées de ce système. Dans la majeure partie des cas, il s'agit de PAC air-eau ou eau/eau.
LES SYSTÈMES DE PRODUCTION DE FROID
Il s'agit d'installations pour lesquelles le système de production de chaud est indépendant.
LE GROUPE FROID
Cette technologie doit être installée sur des réalisations de grande importance (500 m²). Elle développe en général des puissances trop élevées pour l'habitat individuel. Le plus souvent, on couple un système d'hydro accumulation pour faire marcher en continu le groupe froid à certaines périodes du jour. La fiabilité du matériel satisfait l'ensemble des clients.
ÉCHANGEUR SUR NAPPE PHRÉATIQUE OU PUITS
Quand cela est possible, cette solution présente l'avantage d'un coût assez bas et d'une température d'eau souvent dans la zone 14-18°C.
AUTRES SOURCES
Toutes les sources délivrant une température à 15-16°C peuvent être utilisées pour rafraîchir un plancher : cela peut être des eaux industrielles, des eaux de process…
LA DISTRIBUTION
LE VASE D'EXPANSION
Il est obligatoire. Il doit permettre un maintien de la pression du circuit plancher quelle que soit la température de l'eau dans le circuit. Il est placé sur le retour du plancher au générateur (circuit froid).
LE MANOMÈTRE
Il indique, en bars, la pression dans le circuit hydraulique, qui doit se situer, à froid, à 1 bar environ et jamais au-dessus de 2 bars. Il est normal de constater une élévation de pression lorsque le circuit primaire est chaud.
LA RÉGULATION
Indispensable au bon fonctionnement de l'installation, elle assure le confort dans l'habitat aussi bien en été qu'en hiver.
LE CIRCULATEUR
Le circulateur de type « eau glacée » en rafraîchissement permet la circulation du liquide caloporteur entre le générateur et le plancher. Pendant les périodes d'utilisation, il fonctionne en permanence ou peut être asservi au thermostat d'ambiance. Il est important d'éviter de disposer le circulateur au point bas de l'installation afin que les saletés s'y accumulant ne le détériorent pas. Les éléments ci-dessus sont très souvent regroupés dans un module hydraulique.
LE PURGEUR D'AIR
Il faut prévoir une évacuation de l'air à chaque point haut; deux types de purgeurs sont possibles : manuel ou automatique.
LA CAPACITÉ TAMPON
Simple ballon de stockage, il évite le fonctionnement des générateurs de chaleur et de froid par intermittences rapprochées et améliore le rendement de l'installation et la longévité du matériel. Sa présence est fonction de la longueur des tubes et de la puissance frigorifique de la PAC.
LES COLLECTEURS
Communément appelés les collecteurs, il faut faire la distinction entre le distributeur et le collecteur. Le distributeur est placé en amont du plancher. Sa fonction est de répartir l'eau en provenance du générateur dans les différentes boucles de tube noyé dans la dalle d'enrobage de chaque pièce.
Le collecteur, placé en aval du plancher, sert à recueillir l'eau en provenance des différents circuits pour la réinjecter dans le générateur. Ils sont équipés de vannes d'arrêt et d'organes d'équilibrage.
L'ANTIGEL
Comme pour tous les circuits de fluide comportant des passages en plein air, il faut prévoir une protection contre le gel pour éviter de faire éclater les conduites en hiver. La sensibilité au gel est accrue pendant les périodes d'inoccupation des lieux. Une solution pratique pour éviter le gel est de mettre de l'antigel dans le circuit.
Il est important que l'installateur s'assure que sa concentration est suffisante pour assurer la protection de l'installation contre les plus basses températures de la région.
Les isolants thermiques pour plancher chauffant
Trois matériaux sont généralement utilisés :
- Polystyrène expansé.
- Polystyrène extrudé.
- Mousse de Polyuréthane.
La plupart des fabricants de solutions de plancher chauffant proposent le polystyrène expansé même si la mousse de polyuréthane a une conductivité thermique inférieure (0,025 [W/m.K] pour la mousse de polyuréthane et 0,04 [W/m.K] pour le polystyrène expansé).
Les isolants thermiques utilisés en une seule couche doivent avoir une classe de compressibilité I ou II et doivent aussi répondre à des exigences thermiques.
Modes de fixation des tubes du plancher chauffant
Quatre modes de fixation principaux existent :
- Sur treillis métallique : le treillis métallique est posé sur les plaques d'isolant et des colliers permettent de positionner les tubes.
- Agrafes sur plaque isolante plane : les agrafes sont fixées directement sur la plaque d'isolant et permettent de positionner les tubes.
- Plaque isolante à plots : des plots à intervalle régulier permettent de positionner les tubes suivant le schéma désiré.
- Sur rail à clips : disposé sur l'isolation thermique, sa conformation permet un espacement minimum entre les tubes de 5 cm.
La construction du plancher chauffant
Les tubes du système de chauffage
La plupart des tubes sont fabriqués en polyéthylène réticulé (PER). D'autres matériaux tels que le polybutène, le polypropylène ou le cuivre sont aussi parfois mis en œuvre.
Les tubes en matériaux de synthèse sont plus utilisés que les tubes en cuivre car ils sont plus faciles à mettre en œuvre. Parmi les tubes en matériau de synthèse, le polyéthylène réticulé est le plus courant car il confère une flexibilité supérieure à celle des autres matériaux.
Les tubes en matériaux de synthèse doivent bénéficier d'un avis technique favorable délivré par le CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment). Les circuits de tube du plancher chauffant ne doivent jamais véhiculer une eau de plus de 50°C en régime courant pour préserver l'intégrité du système.
La dalle d'enrobage du plancher chauffant
Elle est constituée de béton et d' adjuvant. Cet adjuvant fluidifiant améliore l'enrobage des tubes et augmente la résistance mécanique de la dalle.
LE TREILLIS ANTI-RETRAIT
Il est destiné à éviter la formation des fissures provoquées par le retrait du béton pendant sa prise et son durcissement.
L'isolant périphérique pour plancher chauffant
Il permet de désolidariser la dalle flottante des structures verticales du bâtiment et de limiter les déperditions par les bords.
LE REVÊTEMENT
En France, des prescriptions techniques recommandent des niveaux de résistance thermique pour le revêtement inférieurs à 0,09 m².K / W.
Peuvent être utilisés :
- Les carreaux céramiques, dalles de pierre non sensibles à la présence d'humidité, éléments de granit, revêtements plastiques titulaires de la marque NF-UPEC et parquets massifs à coller constitués d'essences de bois exotiques (teck, iroko…) ou d'essences indigènes purgées d'aubier (Chêne, Châtaignier, Robinier).
Sont jugés incompatibles avec un plancher chauffant rafraîchissant :
- Les parquets flottants, les parquets contrecollés, les revêtements de sols stratifiés flottants, le marbre, les pierres naturelles sujettes aux taches dues à la présence d'humidité, les moquettes et les dalles plombantes amovibles à envers bitume.