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Électricité

Branchement et artères pour l’alimentation de l’appareillage fixe de chauffage

Nous traiterons, dans cette chronique et dans la suivante, du dimensionnement d’une installation électrique, et de manière plus spécifique, des particularités liées à l’alimentation de l’appareillage fixe de chauffage requises par le chapitre V, Électricité, du Code de construction du Québec (Code). Précisons qu’il n’est pas de notre intention de discuter des autres exigences spécifiques touchant ce type d’appareillage, qui sont prescrites aux articles 62-200 à 62-224 du Code, pour ne pas accroître inutilement le contenu de cette chronique.

Dans un premier temps, nous analysons le calcul de charges menant au dimensionnement du branchement ou de l’artère principale alimentant un logement. Dans la chronique suivante, nous nous attarderons à la partie concrète, soit le courant admissible minimum des conducteurs requis et également, le dispositif de protection contre les surintensités minimums nécessaires.

Terminologie

Tout d’abord, il est essentiel de bien définir la terminologie utile à la bonne interprétation des exigences du Code. Ainsi, il nous apparaît primordial de discuter de la signification de «local d’habitation», tel qu’on l’utilise dans le Code. À ce sujet, la définition du terme «habitation» à la section 0 du Code réfère à un bâtiment, ou une partie de celui-ci, qui est utilisé par des personnes en insistant sur le fait que l’on peut y dormir. Un local d’habitation est donc une partie ou la totalité d’un bâtiment servant généralement de «domicile» au propriétaire ou locataire, selon le cas.

De plus, même si le Code ne définit pas l’expression «appareillage fixe de chauffage», il nous apparaît important de préciser que cette expression comprend tout type d’appareillage électrique prévu pour le chauffage qui requiert d’être installé en permanence; d’où l’utilisation du terme «fixe». Cela exclut donc tout appareil portatif et approuvé comme tel. Ainsi, c’est l’appareil approuvé comme un tout qui fera l’objet de notre discussion.

Enfin, nous croyons également nécessaire de préciser la signification du terme «zone», qui peut être plus subjectif que le terme «pièce» utilisé à l’article 62-116 2). Afin de clarifier ce terme, on peut simplement mentionner qu’une zone contient souvent des corridors communs, mais n’est pas nécessairement délimitée par des murs ou cloisons, comme cela est évident pour une pièce. Cela dit, on utilise cette distinction dans l’article du Code, simplement pour s’assurer qu’une aire ouverte, qui peut même contenir des pièces fermées, possède un seul thermostat pour l’aire complète que l’on appelle «zone». L’assouplissement prévu au paragraphe 2) s’applique donc uniquement s’il y a plus d’une zone de chauffage distincte. Cependant, il est possible de voir qu’une zone peut être assez étendue en superficie. Le Code laisse tout de même une certaine latitude à la conception en ce sens.

Exigences

Une fois la terminologie précisée, il nous faut établir les exigences du Code au sujet du calcul de charges que représente le type d’appareillage concerné. Plutôt que de reproduire le texte du Code, nous résumons l’interprétation à donner aux exigences réglementaires en ce qui a trait au calcul de ces charges, pour finalement examiner certains exemples afin d’assimiler le tout promptement.

Sommaire des exigences [article 62-116]:

62-116 1): S’applique exclusivement dans le cas d’un branchement ou d’une artère alimentant uniquement de l’appareillage de chauffage qui prévoit que le courant admissible des conducteurs doit être égale à 100% de la somme des appareils de chauffage.

62-116 2): Assouplit le paragraphe 1) s’il s’agit d’un local d’habitation muni d’un thermostat dans chaque pièce ou dans chaque zone. Dans un tel cas, on peut calculer 100 % des dix premiers kilowatts, plus 75% de l’excédent.

62-116 3): Toujours pour un branchement ou une artère, mais cette fois, s’il y a d’autres charges en plus des appareils de chauffage (c’est habituellement le cas). Dans ces cas, on calcule de la façon suivante:

  • pour de l’habitation, 100% des dix premiers kilowatts, plus 75% de l’excédent des charges de chauffage, plus le reste des charges selon la section 8; ou
  • pour tout autre usage que de l’habitation, 75% des charges de chauffage, plus le reste des charges selon la section 8, à moins que cet assouplissement ne soit interdit par le paragraphe 4) qui suit.

62-116 4): Au paragraphe 3) b), on doit remplacer la valeur de 75% par 100% si le total des charges autres que le chauffage est inférieur à 25% des charges de chauffage (donc malheureusement 100% pour le chauffage au complet, même s’il existe quelques petites charges d’autre nature que de chauffage).

Interprétations

À la lecture de ces exigences, on voit d’abord que le premier paragraphe de l’article concerné ne fait que répéter le principe de base du Code que l’on retrouve originalement à l’article 8-104 2). En effet, ce dernier précise que la charge ne doit pas consommer plus que la capacité de la source qui l’alimente.

De son côté, le second paragraphe assouplit cette règle en utilisant la notion de diversité des charges (assurée par des thermostats), qui accorde la possibilité de réduire la capacité d’une artère en considérant justement que toutes les charges ne peuvent vraisemblablement être en demande simultanément. Bien sûr, il existe toutefois la possibilité que cela arrive sur retour d’alimentation après un délai prolongé, mais dans un tel cas, le Code mise sur une forme de diversité, en plus du fait que d’autres charges (de base et autres) sont automatiquement impliquées dans le calcul dans un tel cas. Rappelons effectivement que ce second paragraphe ne s’applique que pour assouplir le premier, et ce, uniquement lorsque nous sommes devant une situation où il n’y a que des charges de chauffage d’impliquées dans une artère ou un branchement, ce qui est plutôt rare dans le dernier cas.

Quant au paragraphe 3), ce dernier traite de façon générale de branchement ou d’artère qui combine des charges de chauffage et d’autres types, ce qui est souvent le cas. Il permet de s’enquérir de la méthode de calcul basée sur la diversité que l’on a au second paragraphe dans le cas des locaux d’habitation ou simplement de considérer 75% de la charge si l’on a affaire aux autres types de locaux. Il est à noter ici que plusieurs s’y méprennent dans l’interprétation de l’alinéa a). En effet, dans ce cas, on ne parle pas du tout du fait d’avoir ou non des thermostats dans chaque pièce ou zone, mais plutôt d’utiliser la méthode de calcul déjà énoncée (100% des dix premiers kW et 75% pour le reste). Autrement dit, si le paragraphe 3) s’applique, on peut automatiquement appliquer la méthode de calcul décrite au paragraphe 2), sans égard au nombre de thermostats puisqu’il existe une diversité de charges assurée. Il est important de bien lire l’exigence pour ne pas déroger de l’interprétation correcte.

Pour sa part, le paragraphe 4) amène une restriction à l’assouplissement prévu au paragraphe 3) b), si les charges autres que de chauffage ne sont pas suffisamment grosses pour constituer au moins 25% de la charge de chauffage. Autrement dit, cela signifie que les charges autres que le chauffage doivent représenter au moins 20% de la charge totale. Cette restriction est nécessaire, car sinon, le branchement ou l’artère pourrait être visiblement insuffisant pour porter la charge totale de chauffage. D’ailleurs, on remarque qu’à la limite, la capacité du branchement ou de l’artère peut être ni plus ni moins égale à la charge.

Aussi, il faut faire attention à l’exigence générale du Code en ce qui concerne la fameuse «dévaluation» touchant la charge continue calculée à l’article 8-104 5). En effet, s’il s’agit d’un logement, la dérivation ou l’artère pourrait devoir être considérée comme alimentant une charge continue, mais pas le branchement, comme cela est spécifié à l’article 8 200 3). Nous en discuterons un peu plus loin dans un exemple.

Locaux d’habitation,synthèse des articles à appliquer
Grosseur des conducteurs de branchement Grosseur des conducteurs d’artère
Charge de chauffage seulement Non applicable 62-116 1)
ou 62-116 2) Note de bas de page 1
Charges combinées (chauffage et autres) 62-116 3) Note de bas de page 2 62-116 3) Note de bas de page 2
Autres types que l’habitation, synthèse des articles à appliquer
Grosseur des conducteurs de branchement Grosseur des conducteurs d’artère
Charge de chauffage seulement 62-116 1) 62-116 1)
Charges combinées (chauffage et autres) 62-116 3) Note de bas de page 2 62-116 3) Note de bas de page 2

Cas particuliers

Thermopompe: aussi étrange que cela puisse paraître à première vue, une thermopompe prévue pour le chauffage et la climatisation d’une habitation chauffée à l’électricité ne doit pas être considérée comme étant un appareil de chauffage. Elle n’entre donc pas dans le calcul total de la charge de chauffage. En effet, ce type d’appareil sert autant à la climatisation qu’au chauffage, mais dans le cas d’une habitation chauffée à l’électricité, il ne peut être perçu comme satisfaisant au chauffage, car de véritables charges de chauffage sont toujours prévues pour pallier l’inutilité de l’appareil ; soit à cause de la température extérieure trop froide ou en raison de sa défectuosité. Par contre, le ventilateur de circulation de l’air doit faire partie du calcul mentionné. C’est donc par rapport à la charge de climatisation que l’on calculera la thermopompe, tout comme le ventilateur mentionné précédemment.

Cependant, une thermopompe pour le chauffage de l’eau d’une piscine doit pour sa part être considérée comme une charge équivalente à un chauffe-eau pour piscine, et ce, en vertu de l’article 8-200 1) a) (v). En effet, il ne s’agit pas ici d’un appareil qui est installé dans un souci d’économie d’énergie pour le chauffage, mais plutôt de façon spécifique pour chauffer l’eau de la piscine. Par conséquent, il s’agit effectivement d’un chauffe-eau de piscine.

Plinthe électrique avec prise de courant intégrée: sur le marché, il existe des plinthes de chauffage qui incluent un commutateur et une prise de courant (souvent pour alimenter un appareil de climatisation ou autre appareil). Ces plinthes doivent être intégrées à la charge de chauffage, mais on doit simplement ignorer l’existence du commutateur et de la prise intégrée, sauf dans les cas où la charge de climatisation alimentée à partir de la prise de courant intégrée est déjà connue et que l’article 8-106 4) s’applique. Il est à noter que ces plinthes électriques doivent habituellement être alimentées par un thermostat classique (autrement dit, on ne peut généralement pas utiliser de thermostat électronique, pour la plupart des modèles ou suivre les instructions du fabricant pour le circuit d’alimentation).

Exemples

Voici deux exemples qui aideront sans doute à la clarification des points discutés plus haut.

Exemple 1

Comme premier exemple, prenons le cas d’une maison (logement individuel) qui a les caractéristiques suivantes:

  • Une surface habitable de 200 m2;
  • Un système géothermique (chauffage et climatisation) comprenant une thermopompe de 4 kW, un ventilateur de 2 kW et des éléments chauffants auxiliaires de 18 kW, avec thermostats individuels à chaque étage, mais pas dans chaque pièce;
  • Une cuisinière électrique de 14 kW;
  • Un chauffe-eau électrique ordinaire (à accumulation) de 4,8 kW;
  • Une sécheuse électrique de 4 kW; et
  • une thermopompe pour la piscine de 3,5 kW.

Quelle est la grosseur minimale requise des conducteurs du branchement du consommateur de ce logement individuel?

Solution:

En plus de répondre au contenu abordé dans cette chronique, nous en profitons pour faire le calcul au complet, selon la section 8. Cependant, afin de traiter spécifiquement du contenu normatif touchant l’objet même de la chronique, nous discutons plus en détail de ces charges de chauffage, à la fin de cet exemple. Ainsi, on calcule de la manière suivante :

Charge de base [calculée selon 8-200 1) a) (i) et (ii)]:
  • 5000 W pour les premiers 90 m2 de surface habitable;
  • 1000 W pour les 90 m2 de surface habitable suivants; et
  • 1000 W pour les derniers 20 m2 de surface habitable.
Charge pour cuisinière électrique [calculée selon 8-200 1) a) (iv)]:
  • 6000 W pour les premiers 12 kW; et
  • 800 W pour le reste (calculé à 40 %).
Charge pour le chauffe-eau électrique [calculée selon 8-200 1) a) (vi)]:
  • 1200 W représentant 25 % de 4,8 kW.
Charge pour la sécheuse [calculée selon 8-200 1) a) (vi)]:
  • 1000 W représentant 25 % de 4 kW.
Charge pour la thermopompe de la piscine [calculée selon 8-200 1) a) (v)]:
  • 3500 W représentant 100 % de 3,5 kW.
Charge pour le ventilateur [calculée selon 8-200 1) a) (vi)]:
  • 500 W représentant 25 % de 2 kW.
Charge de chauffage et de climatisation [calculée selon 8-200 1) a) (iii) et 62-116 3)]:
  • 10000 W pour les premiers 10000 W de chauffage des éléments chauffants; et
  • 6000 W pour les autres 8000 W de la charge de chauffage (calculée à 75 %).

Remarque: Dans le calcul qui précède, nous n’ajoutons pas la charge de la thermopompe géothermique, pourtant utilisée autant comme charge de chauffage que de climatisation. En effet, si l’on estime cette charge comme une charge de climatisation, les paragraphes 3) et 4) de l’article 8-106 permettent de ne pas la considérer dans le calcul de charges. Si au contraire elle est vue comme une charge de chauffage, notre interprétation est qu’il est trop rare et peu probable que le compresseur fonctionne en même temps que tous les éléments chauffants, dans un système bien conçu. En mode de chauffage, la thermopompe est certainement dimensionnée de manière à suppléer l’utilisation de la majorité des éléments chauffants électriques; eux-mêmes dimensionnés de manière à chauffer adéquatement le bâtiment sans la thermopompe. Par période de grands froids, un ou des éléments viendront appuyer la thermopompe, et cette charge sera inférieure à ce qu’elle serait sans la thermopompe.

Ainsi, pour terminer cet exemple, nous arrivons à un calcul de charge totale de 36 kW pour cette maison ; ceci représente un courant admissible minimal des conducteurs du branchement de 150 A pour une alimentation de 120/240 V. Par conséquent, tel qu’il est stipulé à l’article 8 200 3), cette charge ne devant pas être considérée comme étant continue, il n’est pas nécessaire de satisfaire au paragraphe 5) de l’article 8-104. Une entrée d’une capacité de 150 A est donc adéquate, selon le Code, dans un tel cas.

Cependant, puisque le Code a comme objectif d’exiger une alimentation d’une capacité minimale et qu’il exige une conception en prévoyant des charges supplémentaires [voir l’article 8-108 2) pour s’en convaincre], il serait fortement déconseillé d’installer un coffret de branchement d’une capacité de 150 A. Nous conseillons sans équivoque un panneau d’une capacité de 200 A pour ce cas. Ceci constituera une réserve raisonnable pour tout ajout futur de charge, sans avoir à refaire l’infrastructure à la suite du nouveau calcul de charges.

Tenant donc pour acquis que nous avons finalement besoin d’une entrée électrique de 200 A, selon le tableau 2, des conducteurs sous canalisation d’une grosseur minimale 2/0 AWG en cuivre seraient présentement suffisants (ou 4/0 AWG en aluminium, selon le tableau 4) malgré que des modifications sont prévues au sujet de cet assouplissement, dans un avenir rapproché.

Exemple 2

Comme second exemple, nous considérons le cas d’une maison existante où l’on s’apprête à retirer le vieux système de chauffage au mazout pour le remplacer par une fournaise électrique neuve. Nous présumons que nous n’avons aucune donnée sur la charge maximale d’utilisation antérieure. Il ne nous sera donc pas possible de nous prévaloir des assouplissements prévus aux paragraphes 8) et 9) de l’article 8-106.

Nous supposons que les charges existantes de la maison auxquelles s’ajoute la nouvelle fournaise se présentent de la manière suivante (aucune climatisation):

  • Une surface habitable de 140 m2;
  • Une nouvelle fournaise électrique d’environ 25 kW (unité complète approuvée), avec ventilateur intégré ayant un courant nominal selon
  • la plaque signalétique de 105 A à 240 V;
  • Une cuisinière électrique de 12 kW;
  • Un chauffe-eau électrique régulier (à accumulation) de 3,8 kW;
  • Une sécheuse électrique de 4 kW; et
  • Une cuve de relaxation (unité complète approuvée) d’environs 7,5 kW ayant un courant nominal (plaque signalétique) de 32 A à 240 V.

Quelle est la grosseur minimale requise des conducteurs du branchement de ce logement individuel?

Solution:

Puisqu’il faut faire à nouveau le calcul de charges, sans détailler le tout, nous nous attardons surtout au calcul touchant le chauffage de la façon suivante (le reste apparaîtra dans la réponse ci dessous):

La charge de chauffage calculée selon les articles 8-200 1) a) (iii) et 62-116 3) se calcule d’abord à partir de la puissance réelle de la fournaise selon la plaque signalétique. Afin de tout additionner en unité de puissance par la suite, on arrive donc à une puissance de 105 A x 240 V = 25200 W. Ainsi:

  • 10000 W pour les premiers 10000 W de consommation de la fournaise; et
  • 11400 W pour les autres 15200 W de la fournaise (à 75 %).

Remarque: Comme il s’agit d’une unité complète de chauffage, nous nous servons justement de l’article 62-116 3) pour en calculer la charge à considérer. Or, c’est justement à cet article que l’on réfère dans la méthode de calcul utilisée au paragraphe précédent. Comme nous en avons déjà discuté plus haut, cela n’a aucun lien avec le fait d’avoir ou non des thermostats distincts. En effet, ici nous avons déjà un principe de diversité, car l’article 62-116 3) s’applique justement si l’on a une combinaison de charges de chauffage et d’autres types de charges.

Finalement, la valeur du courant admissible des conducteurs du branchement d’une telle maison devra être d’au moins 156 A.

Sans véritablement discuter des recommandations du fabricant concernant l’ancrage et la proximité de matériaux combustibles, la section 62 du Code prévoit un calcul de charge adapté concernant l’appareillage fixe de chauffage qui représente une bonne partie de la consommation d’énergie (sauf lors de la saison chaude). En effet, le Code permet un assouplissement raisonnable pour éviter que la capacité du branchement du consommateur ne soit surdimensionnée. Si le système est bien conçu, on pourra même habituellement ne pas considérer la charge de climatisation. Dans cette chronique, nous espérons vraiment avoir clarifié les ambiguïtés possibles au sujet des calculs relatifs à ces charges.

Enfin, dans la prochaine chronique qui poursuivra la discussion sur les points connexes, nous verrons plus concrètement l’alimentation électrique des appareils en question; surtout par rapport à la dérivation qui les alimente.

Texte de la RBQ publié dans la revue Électricité Québec (CMEQ), édition d’octobre 2012.

Note de bas de page

Note de bas de page 1

S’il y a un thermostat dans chaque pièce ou zone.

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Note de bas de page 2

Selon la méthode de calcul du paragraphe 2); soit 100 % pour les premiers 10 kW et 75 % (voir note 3) pour le reste de la charge de chauffage.

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Note de bas de page 3

Sous réserve de 62-116 4); soit les autres charges doivent totaliser au moins 20 % de la charge totale (25 % de la charge de chauffage).

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