Tout savoir sur l'hydraulique et réseaux
Vous souhaitez en savoir plus sur l'hydraulique et réseaux ?
On vous rappelle.
Qu'est-ce que l'ECS et réseau de chauffage ?
Les essentiels de l'entretien de vos appareils de chauffage et d'eau chaude pour optimiser leurs performances énergétiques et leur durabilité.
L'importance de l'eau de circulation dans votre système de chauffage Pour garantir le bon fonctionnement de votre chaudière, pompe à chaleur ou chauffe-eau, la qualité de l'eau est cruciale. La corrosion, la boue et le tartre sont des risques majeurs à prendre en compte.
La corrosion : une menace à ne pas négliger La présence d'oxygène et de sels minéraux dans l'eau favorise la corrosion, affaiblissant vos installations et pouvant entraîner des fuites à long terme.
Les boues : des ennemis discrets Les résidus et oxydes contenus dans les boues peuvent réduire la puissance de votre système de chauffage, nécessitant des actions préventives telles que l'installation de filtres magnétiques.
Le tartre : un adversaire redoutable L'accumulation de tartre dans vos appareils peut restreindre le transfert de chaleur et augmenter votre consommation énergétique. Des solutions telles que les anti-tartres électrolytiques ou les traitements chimiques peuvent contribuer à minimiser ce problème.
Protections contre la corrosion et le tartre pour vos chauffe-eaux Les fabricants ont développé des techniques de protection, comme les revêtements d'émail et l'utilisation d'anodes en magnésium ou en titane pour prévenir la corrosion et le dépôt de tartre.
Maximiser l'efficacité de vos chauffe-eaux Enfin, une mise à la terre adéquate est essentielle pour atténuer la corrosion galvanique et préserver la durabilité de vos équipements.
En prenant soin de la qualité de l'eau et en mettant en place des mesures préventives, vous pouvez prolonger la vie de vos équipements de chauffage et d'eau chaude tout en améliorant leur efficacité énergétique.
Qu'est-ce que l'évaluation du débit d'eau et le diamètre des tubes d'une PAC ?
Nous allons aborder comment calculer efficacement le débit requis pour assurer le bon fonctionnement d'une pompe à chaleur air/eau ou eau/eau, afin de déterminer ensuite le diamètre adapté des tuyauteries du réseau hydraulique.
La clé pour déterminer le débit d'eau repose sur une équation simple. Ce calcul peut être appliqué à tout type de système de chauffage ou de climatisation en connaissant la puissance en kW et la différence de température d'entrée/sortie du système.
L'utilisation de cette formule permet une évaluation rapide du débit pour un audit, toutefois, une étude approfondie tenant compte des particularités de l'installation est recommandée.
Formule de calcul du débit d'eau :
Q = débit d’eau en m3/h. P = puissance thermique en kW. Δt = différence de température en K. 1,16 = capacité thermique de l’eau en kWh/m³.C
Il est essentiel de noter que le débit d'eau est exprimé en mètres cubes par heure, équivalant à 1000 litres par heure.
Pour un exemple concret, considérons une pompe à chaleur de 8 kW avec un régime d'eau de 40/45. En appliquant la formule : 8 / (5 x 1,16) = 1,379 m3/h, soit 1376 l/h.
Ces informations permettent de déterminer le diamètre de tuyauterie requis, le type de pompe de circulation appropriée, etc. L'importance de ce calcul ne peut être soulignée assez.
Différentes valeurs de Δt en fonction des types d'installation sont données, ce qui facilite la compréhension des besoins spécifiques du système.
En conclusion, évaluer le débit et le diamètre des tuyauteries pour une pompe à chaleur ou un système de chauffage n'est pas une tâche insurmontable grâce à des formules et des tableaux préétablis. Cependant, il est recommandé de consulter un professionnel pour des spécifications exactes en fonction des conditions particulières de l'installation.
Qu'est-ce que les notions de pincement thermique ?
Le pincement thermique joue un rôle crucial dans les secteurs de l'énergie et des procédés industriels en favorisant les échanges de chaleur entre des fluides à différentes températures. Découvrez les fondamentaux de ce concept pour améliorer le référencement et la compréhension de votre contenu.
Comprendre le concept de pincement thermique Le pincement thermique, issu de la thermodynamique, guide les échanges d'énergie thermique entre fluides sans les mélanger, essentiel notamment dans la conception des échangeurs de chaleur. Ces dispositifs sont largement utilisés dans l'industrie, la climatisation et le chauffage.
L'objectif du pincement thermique est de réduire la différence de température entre les fluides en contact pour optimiser les échanges thermiques en ajustant divers paramètres tels que la vitesse des fluides, leurs conductivités thermiques, viscosités et méthodes de transfert d'énergie.
Notion cruciale de la zone de pincement La zone de pincement représente le point de plus faible différence de température entre les fluides dans un échangeur de chaleur. Identifiée sur un diagramme température/enthalpie, elle permet d'optimiser les performances des échangeurs et de réduire leur consommation énergétique et leurs coûts.
Influence des changements d'état sur le pincement thermique Les phases de changement d'état des fluides, comme la condensation ou l'évaporation, impactent le phénomène de pincement thermique en modifiant les profils de température et les conditions d'échange thermique. Ces variations nécessitent une attention particulière pour maintenir l'efficacité des échangeurs.
Importance et enjeux du pincement thermique Face à l'augmentation de la consommation d'énergie primaire, l'optimisation des échanges thermiques devient cruciale pour la transition énergétique et le développement durable. Des méthodes d'analyse et d'optimisation adaptées sont essentielles pour maximiser l'efficacité des échangeurs.
Innovations technologiques pour renforcer le pincement thermique Les avancées technologiques telles que les échangeurs à micro-canaux et à contre-courant, ainsi que l'utilisation de matériaux à changement de phase, offrent de nouvelles possibilités pour améliorer le pincement thermique et les performances des échangeurs de chaleur.
En conclusion, en maîtrisant les principes du pincement thermique, en utilisant des outils et en profitant des avancées technologiques, il est possible d'optimiser considérablement les échangeurs de chaleur et de réduire leur empreinte énergétique.
Qu'est-ce que les notions de DN et PN dans la tuyauterie industrielle ?
Les systèmes de tuyauterie pour le chauffage et la climatisation sont essentiels pour le transport d'énergie sous forme de vapeur, d'eau chaude ou d'eau froide. Ces fluides, qu'ils soient de l’eau pure ou glycolée, circulent à travers un réseau comprenant des pompes de circulation, des générateurs (chaudières, pompes à chaleur, refroidisseurs de liquide) et des émetteurs (ventilo-convecteurs, CTA, planchers chauffants). Une tuyauterie se compose de tubes, de dérivations, de coudes, ainsi que d'une variété d'accessoires tels que des vannes, des clapets et des organes de régulation. La conception et l'exploitation de ces réseaux dépendent du type de fluide, de la pression requise et de la section des tuyaux, soumis à des réglementations strictes, notamment la Directive Européenne sur les Équipements Sous Pression (DESP). Les matériaux utilisés pour ces systèmes comprennent le PVC-C, le PEHD, l'Inox et le Cuivre, avec les tubes en acier étant les plus couramment utilisés. Ces tubes en acier peuvent être en acier inoxydable, en acier électrozingué ou en acier noir (TAN). Il est crucial de prendre en compte divers aspects tels que la dilatation, la résistance à la pression, le type de support, et les pertes de charge lors du choix des matériaux pour les réseaux hydrauliques.
Il est également important de comprendre la notion de Dimension Nominale (DN), un système de codage numérique utilisé pour assembler les composants. Le DN correspond au diamètre intérieur en millimètres du tube, avec le diamètre extérieur variant en fonction du matériau. Par exemple, un tube PVC-C avec le même DN n'aura pas le même diamètre extérieur qu'un tube en acier noir.
En ce qui concerne la pression, la Pression Nominale (PN) indique la limite de pression supportée par les tuyaux et autres éléments à une température donnée. Il est essentiel de prendre en compte le PN pour garantir la sécurité et la fiabilité des installations.
Pour l'assemblage des tuyaux en acier, des méthodes telles que la soudure par métal d'apport ou les raccordements à brides sont utilisées. Les raccordements à brides permettent des assemblages démontables grâce à des boulons.
Enfin, l'isolation des réseaux hydrauliques est essentielle pour limiter les pertes d'énergie et prévenir la condensation. Divers types d'isolants tels que les laines minérales, les mousses de polyuréthane, le polystyrène, etc., sont utilisés pour assurer une isolation efficace.
Qu'est-ce que le ballon tampon et pompe à chaleur ?
Les ballons tampons sont couramment utilisés pour le stockage d'énergie, quels que soient les types de production de chaleur. Pour les pompes à chaleur (air/eau ou eau/eau), le respect du volume d'eau minimal est crucial pour un fonctionnement optimal et durable. Ce réservoir d'eau tampon se présente généralement sous la forme d'un corps cylindrique (cuve) en acier, inox ou acier carbone, isolé thermiquement.
Pourquoi est-il essentiel de surveiller la contenance en eau d'un réseau de chauffage ou de climatisation avec une pompe à chaleur ?
Premièrement, ce volume supplémentaire évite l'usure précoce due à un fonctionnement cyclique des compresseurs. L'utilisation d'un ballon tampon permet de maintenir une température d'eau constante pendant le dégivrage de la Pompe à chaleur. Cela garantit un rendement optimal de l'installation en récupérant les calories stockées. Certains émetteurs de chaleur, comme les planchers chauffants, peuvent avoir une capacité en eau insuffisante, nécessitant un volume tampon approprié.
Lors de l'installation d'une pompe à chaleur avec compresseur inverter, il est recommandé de maintenir un volume minimal d'eau pour assurer un fonctionnement efficace et réduire la quantité d'eau nécessaire. Le volume d'eau recommandé pour une installation avec compresseur inverter est de 15 à 20 litres par kW de puissance nominale.
Le choix de l'emplacement du ballon tampon sur le circuit de la pompe à chaleur influence directement son efficacité. Il est recommandé de connecter le ballon tampon soit sur l'aller de la PAC, soit sur le retour en fonction des besoins d'énergie d'appoint et des conditions climatiques locales.
Ces recommandations contribuent à maintenir les performances optimales de l'installation et à garantir la conformité avec les spécifications du constructeur. Ainsi, le dimensionnement du volume tampon en fonction de la puissance de la pompe à chaleur est essentiel pour assurer un fonctionnement efficace du système de chauffage.
Qu'est-ce que l'éthylène (PEG) et monopropylène glycol (PG) ?
L'eau est largement utilisée comme fluide caloporteur dans divers systèmes tels que la climatisation, le chauffage, ou les installations solaires en raison de ses bonnes propriétés de transfert thermique. Malgré sa faible viscosité et son inertie importante, l'eau gèle à des températures négatives, limitant ainsi son utilisation. Pour remédier à ce problème, il est courant d'ajouter du glycol (antigel) dans les systèmes de chauffage, de climatisation et de refroidissement industriels.
Les glycols, liquides hygroscopiques incolores, sont facilement solubles dans l'eau. Deux types d'antigel sont largement utilisés : l'éthylène glycol (PEG) et le monopropylène glycol (PG), chacun avec ses propres caractéristiques chimiques et points de congélation spécifiques.
Cependant, l'utilisation de mélanges eau/glycol peut présenter des problèmes. En modifiant la composition d'un fluide, on altère sa capacité thermique, sa viscosité, sa densité, et donc ses performances globales ainsi que les coûts d'exploitation et d'entretien de l'installation. Il est crucial de tenir compte de ces facteurs lors de la conception et de la réalisation d'une installation hydraulique.
La densité, la viscosité, la dilatation et la chaleur massique sont des paramètres impactés par l'ajout de glycol. Par exemple, l'ajout de glycol augmente la densité du mélange, limitant le débit et augmentant la consommation d'énergie pour le chauffage ou le refroidissement. La viscosité accrue du mélange affecte également le débit et les pertes de charge. De plus, le coefficient de dilatation du glycol peut affecter les variations de volume dans le circuit hydraulique, et la chaleur massique du mélange eau/glycol peut être réduite par rapport à de l'eau pure, affectant son efficacité énergétique.
Le contrôle de la concentration du mélange eau/glycol est essentiel pour maintenir ses performances. L'utilisation d'un réfractomètre permet de mesurer les proportions de glycol dans le mélange, aidant à maintenir un équilibre adéquat.
Enfin, la durée de vie du mélange eau/glycol dépend de divers facteurs tels que les conditions d'utilisation et d'entretien. Il est recommandé de surveiller régulièrement l'état du réseau hydraulique et d'effectuer des analyses pour assurer son bon fonctionnement et prolonger sa durabilité.
Qu'est-ce que la cavitation des pompes de circulation ?
La cavitation est un phénomène physique provoquant des bruits et des vibrations nuisibles aux roulements et aux arbres d'entraînement des pompes, pouvant entraîner une usure prématurée voire une casse mécanique. Ce phénomène est causé par la vaporisation partielle de l'eau dans la pompe dans certaines conditions.
Qu'est-ce que la cavitation ? L'eau bout à 100°C sous pression atmosphérique, mais à une altitude de 1500m, elle bout à environ 80°C en raison de la pression plus faible. Ce lien entre pression et température est essentiel pour les frigoristes et s'applique également dans les pompes. Lorsqu'une pompe aspire de l'eau à une certaine température et pression pour la refouler à une pression plus élevée, elle crée une dépression. Si cette dépression descend en dessous de la pression de vapeur saturante de l'eau, le liquide entre en ébullition formant des bulles de gaz qui, sous l'effet de la force centrifuge, explosent en créant des impacts destructeurs sur la mécanique de la pompe.
Les premiers signes de cavitation sont le bruit et les vibrations, indiquant un fonctionnement anormal de la pompe.
Quelles sont les causes de la cavitation ?
- Sélection inappropriée de la pompe par rapport aux besoins du réseau (NPSH)
- Vitesse de la pompe trop élevée
- Vanne partiellement fermée ou filtre obstrué
- Présence d'air dans le réseau hydraulique
Comment prévenir la cavitation ?
- Augmenter la pression statique à l'aspiration
- Diminuer la température du fluide
- Utiliser une pompe adaptée au NPSH disponible
Le NPSH (Net Positive Suction Head) indique la pression minimale nécessaire à l'aspiration pour éviter la cavitation. Respecter le NPSH requis par le fabricant avec une marge de sécurité est essentiel pour prévenir les effets néfastes de la cavitation.
Qu'est-ce que la pompe à débit variable ?
Dans un environnement réglementaire de plus en plus exigeant en termes d'efficacité énergétique, de rendement et de durabilité environnementale, l'utilisation de pompes et circulateurs à débit variable est pleinement justifiée. Les pompes sont des consommateurs majeurs d'énergie dans les bâtiments. En continuant à fonctionner à plein régime, les pompes ne sont nécessaires que 6 à 7 % du temps dans les installations de chauffage ou de climatisation. En moyenne, on n'utilise que 25 % des besoins maximaux pendant 44 % du temps, offrant ainsi de grandes opportunités d'économies.
L'importance de la variation du débit et de la vitesse des pompes de circulation est cruciale. Les pompes fonctionnent en créant une différence de pression pour faire circuler l'eau dans un circuit hydraulique. Ajuster le débit par variation de vitesse permet d'adapter la pompe aux pertes de charge réelles en permanence. Les performances des pompes à débit variable, grâce à l'électronique et aux moteurs de pointe, offrent des rendements inégalés par rapport aux pompes à débit constant, conduisant ainsi à des économies d'énergie significatives.
La technologie utilisée, telle que la commutation électronique (moteur EC), est conforme aux normes environnementales européennes (ErP). Les moteurs à courant continu, alimentés par une source d'alimentation alternative, permettent de varier la vitesse et le débit des pompes. Ces moteurs, composés d'un stator et d'un rotor, ajustent la vitesse de rotation en fonction de la demande grâce à un champ magnétique contrôlé électroniquement. Les pompes à débit variable offrent différents modes de régulation, tels que la pression différentielle constante, la pression proportionnelle au débit et la pression différentielle en fonction de la température.
En résumé, les pompes à débit variable offrent des avantages majeurs, tels que moins de bruit, des économies d'énergie, une durée de vie mécanique prolongée et des performances optimales, avec un inconvénient principal étant leur coût initial plus élevé.
Qu'est-ce que le fonctionnement d'une boucle de Tickelman ?
La boucle de Tickelman, du nom de son inventeur Albert Tichelman (1861-1926), ingénieur allemand, est un principe de raccordement hydraulique favorisant l'autoéquilibrage naturel d'un réseau.
Lorsque l'eau circule à travers des tubes ou d'autres composants (vannes, échangeurs), elle subit des frottements créant des pertes de charge variables. Ainsi, l'équilibrage des débits dans une installation hydraulique devient crucial.
L'équilibrage d'un réseau hydraulique de chauffage ou de climatisation implique la distribution adéquate du débit de la pompe en fonction des besoins de chaque émetteur ou récepteur. On peut opter pour des vannes de réglage pour alimenter des radiateurs, ou s'assurer que les pertes de charge soient uniformes à travers le réseau, bien que cela puisse être complexe voire impossible. Cependant, pour connecter plusieurs émetteurs ensemble, la solution d'Albert Tichelman se révèle non seulement techniquement viable mais également économiquement avantageuse.
Pour assurer une répartition équitable du débit d'eau entre les émetteurs ou récepteurs, il est impératif que ces derniers présentent une résistance hydraulique similaire et que leurs connexions soient géométriquement identiques.
Dans l'exemple illustré ci-dessus avec trois groupes d'eau glacée, les pertes de charge des échangeurs sont équivalentes, tout comme la longueur totale des sections de tubes aller-retour. Il est donc essentiel d'atteindre une parfaite uniformité des pertes de charge, ce qui peut parfois nécessiter l'utilisation de vannes d'équilibrage, même dans le cadre d'un raccordement de type Tichelman, car les pertes de charge calculées théoriquement peuvent différer de la réalité.
Il est important de noter que la boucle de Tichelman n'est pas recommandée dans le cadre d'une installation en cascade avec arrêt de la circulation (vanne arrêt pilotée). En effet, l'arrêt de la circulation dans un émetteur entraînerait inévitablement un déséquilibre hydraulique entre les autres émetteurs encore en fonctionnement.
Qu'est-ce que les problèmes d'air dans les installations hydrauliques ?
Aujourd'hui, la plupart des systèmes de chauffage et de climatisation fonctionnent en circuits fermés. Cependant, l'oxygène peut s'infiltrer dans ces circuits via divers composants tels que les flexibles et les raccords, qui sont étanches à l'eau mais laissent passer l'oxygène. De plus, l'air peut entrer dans un circuit hydraulique en dépression ou provenir de l'eau de remplissage, contenant une petite quantité d'air dissous.
Outre l'air, d'autres gaz comme l'hydrogène ou le méthane peuvent être présents et causer des dommages aux installations. Ces gaz peuvent se former suite à des réactions avec différents matériaux. Les gaz dissous peuvent se présenter sous forme d'air, d'azote ou d'hydrogène, et se libérer sous forme de bulles en cas de surabondance dans l'eau.
La présence d'air peut entraîner divers problèmes tels que du bruit, une mauvaise efficacité du système, des coûts d'exploitation élevés, des perturbations de la circulation, de la corrosion, des fuites et des déséquilibres dans le réseau. Par exemple, l'air peut provoquer du bruit au passage des vannes ou des radiateurs, réduire la puissance de chauffe, perturber la circulation de l'eau et accélérer la corrosion des composants.
Pour éliminer l'air et résoudre ces problèmes, plusieurs solutions sont disponibles, comme l'utilisation de purgeurs d'air ou de séparateurs d'air. Les purgeurs d'air évacuent les gaz accumulés automatiquement, tandis que les séparateurs d'air utilisent des techniques centrifuges pour séparer les bulles d'air de l'eau. Les séparateurs de microbulles sont également efficaces pour éliminer les microbulles en suspension.
Il est essentiel de choisir un vase d'expansion adapté pour absorber la dilatation de l'eau et maintenir une pression constante dans le réseau. Assurez-vous que le vase d'expansion choisi convient aux spécificités de votre installation, notamment en termes de pression de gonflage et de qualité de la vessie, pour éviter les problèmes liés à la présence d'air dans le système de chauffage et de climatisation.
Qu'est-ce que l'échangeur à plaques ?
Un échangeur à plaques permet le transfert d'énergie thermique entre fluides à différentes températures. Grâce à sa surface d'échange étendue, il offre une haute efficacité énergétique dans un encombrement réduit. Cependant, il est sensible à l'encrassement et peut entraîner des pertes de charge.
Les échangeurs à plaques se divisent en deux catégories d'échanges thermiques :
- Échange monophasique : transfert de chaleur entre fluides sans changement d'état.
- Échange diphasique : transfert de chaleur avec changement d'état, comme dans les systèmes frigorifiques.
Structure des échangeurs à plaques : Constitués de plaques en aluminium, acier inoxydable ou matériaux synthétiques, ces échangeurs présentent des canaux permettant la circulation de deux fluides à différentes températures. Les plaques nervurées ou cannelées favorisent la turbulence pour améliorer les échanges thermiques.
Types d'échangeurs à plaques et leur adaptation :
- Échangeurs à plaques brasées : compacts et efficaces, utilisant des plaques en inox ou alliage nickel pour fluides corrosifs.
- Échangeurs à plaques à joints démontables : permettant un nettoyage aisé et une évolutivité en ajoutant des plaques supplémentaires.
Fonctionnement des échangeurs à plaques : Les courants de fluides primaires et secondaires peuvent être parallèles, opposés ou croisés pour échanger la chaleur. Ils maintiennent la température stable grâce à la conduction, la convection et le rayonnement.
Modes d'écoulement des fluides dans les échangeurs :
- Co-courants ou anti-méthodique : écoulement parallèle dans la même direction.
- Contre-courants ou méthodique : écoulement parallèle dans des directions inverses, optimal pour les performances.
- Courants croisés : écoulement perpendiculaire entre les fluides.
Nettoyage des échangeurs à plaques :
- Nettoyage chimique : avec de l'acide sulfurique concentré à 10 %.
- Nettoyage mécanique : nécessitant le démontage des plaques pour un nettoyage en profondeur.
Qu'est-ce que le désembouage d'un circuit hydraulique ?
Le désembouage est une procédure incontournable pour garantir un entretien optimal de vos circuits hydrauliques, qu'il s'agisse de chauffage ou de climatisation. En éliminant les boues et impuretés accumulées au fil du temps, le désembouage améliore significativement les performances de l'installation et permet des économies d'énergie importantes.
Les conséquences d'une installation corrodée sont multiples : une baisse de performance pouvant aller jusqu'à 15 %, des problèmes de dysfonctionnement, voire des défaillances matérielles. L'embouage, principalement causé par la corrosion, peut entraîner la formation de dépôts dans les canalisations, entravant ainsi le bon fonctionnement du système. De plus, la présence de calcaire diminue le transfert de chaleur, réduit le diamètre des tuyauteries et peut conduire à des remplacements prématurés de composants.
Les planchers chauffants, bien que moins sujets à la corrosion en raison de leur matériau synthétique, peuvent également être affectés, notamment par la prolifération de bactéries formant des boues en raison de la basse température de l'eau circulant dans le système.
En plus de la corrosion, d'autres facteurs peuvent contribuer à l'embouage des circuits hydrauliques. Pour garantir le bon fonctionnement de votre système de chauffage ou de climatisation, la qualité de l'eau en circulation joue un rôle crucial. Des incompatibilités entre les matériaux utilisés dans l'installation, des variations de température inadaptées ou des déséquilibres de pH peuvent favoriser la formation de dépôts et compromettre le rendement de l'installation.
Le désembouage consiste en un nettoyage approfondi des circuits encrassés par l'accumulation de saletés au fil des années. Cette opération concerne tous les types de chaudières, les pompes à chaleur, les systèmes solaires combinés, etc.
Il est essentiel de savoir reconnaître les signes d'embouage, tels que des bruits dans les tuyauteries, une diminution du débit, des obstructions fréquentes des filtres, ou un mauvais fonctionnement des terminaux du circuit. Ces symptômes peuvent alerter sur la nécessité d'un désembouage.
Prévenir l'embouage est primordial pour maintenir l'efficacité de votre installation. Un traitement préventif chimique ou un désembouage régulier tous les 5 à 10 ans peuvent contribuer à préserver vos circuits de chauffage et de climatisation.
Pour réaliser un désembouage, deux techniques courantes sont utilisées : le nettoyage sous pression avec un produit spécifique suivi d'un rinçage, ou l'application d'un désembouant laissé agir avant un rinçage à l'eau claire. L'utilisation de produits inhibiteurs après le nettoyage permet de protéger durablement l'installation contre la corrosion.
Bien qu'il n'existe pas d'obligation légale de désembouage, des contrôles réguliers sont recommandés pour assurer le bon fonctionnement de votre équipement. Cependant, un désembouage peut être exigé lors du remplacement d'une chaudière ou d'une pompe à chaleur pour garantir leur bon fonctionnement et préserver la garantie constructeur. Une vérification annuelle de l'appareil est également recommandée pour prévenir tout risque d'embouage.
Qu'est-ce que la bouteille de découplage hydraulique ?
La bouteille de séparation hydraulique, parfois appelée bouteille de découplage, est un composant clé permettant d'assurer l'indépendance hydraulique entre deux circuits dans un système de chauffage ou de climatisation. Il sépare le circuit primaire, relié au générateur d'énergie tel qu'une chaudière ou une pompe à chaleur, du circuit secondaire composé des émetteurs de chaleur tels que radiateurs ou planchers chauffants.
Les avantages des bouteilles de découplage incluent plusieurs aspects :
- Établissement d'un point neutre hydraulique.
- Maintien d'un débit constant dans le circuit primaire.
- Contrôle précis du débit et de la pression dans le circuit secondaire, particulièrement utile lorsque plusieurs circuits fonctionnent de manière indépendante.
- Possibilité d'avoir des températures différentes dans les circuits secondaires.
- Élimination de l'air grâce à des purgeurs d'air.
- Filtration des impuretés et des boues.
- Adaptation aux variations de débit et de pression entre les circuits primaire et secondaire pour garantir un fonctionnement efficace.
Les bouteilles de découplage peuvent fonctionner dans deux modes : en tant que bouteille casse-pression lorsque le débit primaire est supérieur à celui du secondaire, ou en tant que bouteille de mélange lorsque le débit primaire est inférieur. Dans le premier cas, les températures de départ sont équivalentes, tandis que dans le second cas, la température de départ du circuit secondaire est inférieure.
L'installation et le dimensionnement des bouteilles de découplage nécessitent une disposition verticale avec des raccordements spécifiques pour assurer une circulation hydraulique optimale. Des vannes d'isolement et des thermomètres sont nécessaires à chaque point de connexion. De plus, il est recommandé d'isoler thermiquement la bouteille pour limiter les pertes thermiques.
Enfin, le dimensionnement des bouteilles de découplage respecte la règle des 3D pour garantir une circulation efficace de l'eau. Cette règle inclut des critères tels que l'écartement entre les canalisations, les diamètres des raccords et la distance entre les divers éléments du système.
En cas de besoin de températures de retour spécifiques au générateur, différents cas de figure sont envisageables. En revanche, en cas d'utilisation en régime froid, des solutions alternatives comme le bipasse simple peuvent être envisagées pour pallier aux phénomènes de convection réduits.
Qu'est-ce que le fonctionnement d'un groupe d'eau glacée ?
Les systèmes de groupe d'eau glacée demeurent des solutions largement adoptées, que ce soit pour la climatisation d'espaces de confort ou les besoins industriels. Les réseaux de distribution d'eau glacée se composent habituellement de tuyauteries en acier noir isolé thermiquement (avec revêtements en polystyrène ou laine de roche protégés par du PVC ou de l'aluminium) ou parfois de PVC haute densité. L'eau, en tant qu'excellent vecteur de transfert d'énergie, est utilisée pure ou en mélange avec du glycol dans les installations de refroidissement à eau glacée.
Pour les systèmes de confort, la plage de température de fonctionnement d'une unité de production d'eau glacée est généralement de 7°C à 12°C, tandis que pour les applications industrielles, cette plage dépend des spécifications techniques.
Au sein d'un groupe d'eau glacée, divers composants essentiels assurent le bon fonctionnement du système. Par exemple :
- Le vase d'expansion compense les variations de volume d'eau liées aux changements de température.
- Le disconnecteur protège le circuit d'eau potable des retours indésirables.
- La soupape de sécurité maintient la pression du réseau à des niveaux sécuritaires.
- Le filtre à tamis protège l'échangeur des impuretés.
- Les circulateurs dirigent l'eau réfrigérée vers les émetteurs appropriés.
- Le manomètre contrôle les pressions dans le circuit.
- Les contrôleurs de débit veillent à un débit adéquat.
- Les diverses sondes assurent une régulation précise de la température.
- L'évaporateur refroidit le fluide frigorigène en absorba ant la chaleur.
- Le détendeur régule la pression du fluide.
- Le flow switch vérifie le flux d'eau.
- Les vérifications de débit sont essentielles pour le bon fonctionnement de l'ensemble.
En maintenant ces composants en bon état et en effectuant les vérifications et les entretiens recommandés, on assure un fonctionnement optimal des systèmes de groupe d'eau glacée, qu'ils soient destinés à des usages de confort ou industriels.
Qu'est-ce que le contrôleur de débit à palette ou flow switch ?
Le contrôleur de débit, aussi connu sous les termes fluostat ou "flow switch" en anglais, est essentiel pour surveiller le débit minimal dans divers systèmes comme les installations de refroidissement de liquide, les pompes à chaleur sur boucle, ou les pompes à chaleur air/eau, etc. En particulier, nous nous concentrons sur le contrôleur de débit à palette, largement utilisé en climatisation et chauffage en raison de sa simplicité de fabrication et de montage.
Fonctionnement et installation : Le contrôleur de débit à palette est fixé directement sur la tuyauterie, avec une palette mobile plongée dans le flux d'eau. Cette palette a un impact sur un contact inverseur potentiel libre si le débit minimum requis est présent. Ce contact ajustable en fonction des besoins spécifiques permet de démarrer ou d'arrêter l'installation. De plus, le contrôleur de débit peut s'adapter à divers diamètres de tuyauterie grâce à ses lamelles.
Pour assurer un fonctionnement optimal, l'installation doit respecter le sens d'écoulement de l'eau indiqué sur le boîtier, généralement de manière horizontale. Il est recommandé de choisir une portion droite de tuyauterie, sans coude ni vanne, pour éviter les perturbations indésirables. Un soin particulier doit être pris lors du montage de la palette pour éviter qu'elle ne touche le fond de la tuyauterie ou qu'elle ne soit trop courte.
Réglage et recommandations supplémentaires : Le contrôleur de débit est généralement pré-réglé par le fabricant, mais un ajustement fin peut être nécessaire sur site. Il est important de vérifier le débit nominal lors du réglage pour s'assurer du bon fonctionnement de l'installation. Un ordinateur connecté à une vanne d'équilibrage peut aider à déterminer le débit minimum acceptable pour opérer l'installation. Une approche empirique consiste à observer la différence de température entre l'entrée et la sortie de l'échangeur en fermant progressivement une vanne le long du parcours. Si la différence de température augmente, cela indique un manque de débit, nécessitant un ajustement du contrôleur de débit.
Qu'est-ce que les notions élémentaires d'hydraulique ?
L'hydraulique, branche de la physique étudiant les fluides en mouvement, joue un rôle essentiel en froid et climatisation, notamment avec l'utilisation d'eau ou d'un mélange eau-glycol. Les particules de ces fluides, libres et déformables, se déplacent sans forme prédéfinie. Le terme "incompressible" décrit bien cette nature, dont la viscosité varie avec la température.
Pour comprendre les régimes d'écoulement, observons une expérience simple : l'injection d'un colorant dans une conduite à différents débits. À faible vitesse, le régime laminaire se caractérise par une trajectoire rectiligne du colorant. À haute vitesse, les perturbations et turbulences indiquent un régime turbulent. Entre les deux, un régime critique témoigne d'une transition possible.
Le nombre de Reynolds, calculé mathématiquement, distingue les régimes laminaires (Re < 2000) des régimes turbulents (Re > 2000). Les pertes de charge, causées par les frottements le long des circuits hydrauliques, sont essentielles dans la conception et le dimensionnement des conduites ainsi que dans le choix des pompes.
Les pertes de charge linéaires proviennent du frottement le long des parois des conduites, tandis que les pertes singulières découlent des accessoires. Le débit, la vitesse, la section de la tuyauterie et différents types de pression (statique, dynamique, totale) interviennent dans ces calculs.
La hauteur manométrique (HMT), exprimée en pascals, bars ou mètres de colonne d'eau, représente la pression nécessaire pour faire circuler le fluide. Cette énergie motrice est fournie par des pompes ou circulateurs, assurant la différence de pression entre aspiration et refoulement dans un circuit fermé.
Qu'est-ce que les vannes d'arrêt et de règlage en climatisation ?
Les vannes, essentielles en chauffage et climatisation, servent de vannes de réglage ou d'arrêt sur les circuits hydrauliques. Elles se composent d'un organe de réglage ou de fermeture dans un corps en laiton, bronze, acier, inox ou PVC, et sont généralement à vis ou à brides.
Vanne à bille ou sphérique : Idéale pour isoler un circuit ou un appareil, cette vanne quart de tour à passage direct est fréquemment utilisée en chauffage et climatisation. Elle offre peu de pertes de charge en position ouverte.
Vanne à papillon : Constituée d'un disque nommé papillon, elle permet ou arrête le passage du fluide selon son orientation. Son joint périphérique en caoutchouc assure l'étanchéité en position fermée.
Vanne à siège ou à clapet : Destinée au réglage de débit avec précision, cette vanne présente diverses variantes de clapet (conique, plat, à pointeau). Moins résistante que les vannes à passage direct, elle convient parfaitement comme organe de réglage.
Vanne à opercule : Avec deux sièges parallèles et une opercule actionnée par une tige filetée, cette vanne ne devrait pas servir de vanne de réglage. En position intermédiaire, l'opercule peut causer des vibrations dommageables.
Qu'est-ce que l'équilibrage hydraulique ?
L'équilibrage hydraulique vise à répartir de manière optimale les flux d'eau et les pressions dans un système hydraulique, notamment dans les réseaux de chauffage et de climatisation. Les utilisateurs attendent de leurs installations qu'elles soient performantes et économes. Il incombe aux fabricants et aux installateurs de fournir des produits performants et des installations hydrauliquement équilibrées pour garantir des débits uniformes dans toutes les pièces.
Dans un système non équilibré, la section la plus proche de la source ou la moins résistante reçoit davantage d'eau que la section la plus éloignée. Cette répartition inégale peut entraîner des fluctuations de température inconfortables, compromettant le confort thermique.
Un débit excessif dans certaines parties du réseau peut causer des turbulences et des bruits d'eau désagréables, augmentant les coûts énergétiques. Une température ambiante élevée peut entraîner une surconsommation énergétique de 10 à 15 %. Afin de remédier à ces problèmes, il est essentiel d'équilibrer les débits de chaque section et de chaque terminal.
Diverses méthodes d'équilibrage sont disponibles, notamment celles basées sur le calcul des débits, les réglages des organes d'équilibrage par calcul théorique, ou encore celles basées sur la mesure des débits telles que la méthode Régis. Cette dernière implique l'utilisation de vannes d'équilibrage équipées de prises de pression pour ajuster les débits de manière précise.
Avant toute mesure, il est crucial de s'assurer du bon fonctionnement de la pompe, de l'ouverture totale de la vanne de compensation et de l'ouverture partielle des vannes d'équilibrage du réseau. Chaque vanne doit être identifiée et nommée pour faciliter le processus de réglage.
La méthode Régis (TA) consiste à ajuster les débits à l'aide de vannes d'équilibrage équipées de prises de pression. Le processus implique de sélectionner la méthode Régis sur l'ordinateur, de renseigner les paramètres nécessaires, de réaliser les mesures et de vérifier soigneusement le réglage de chaque vanne d'équilibrage à la fin de la campagne de mesure.
Qu'est-ce que la technologie des pompes et circulateurs ?
Les circulateurs ou les pompes de circulation intégrées dans les systèmes de chauffage et de climatisation assurent le transport adéquat du débit et de l'énergie vers les éléments émetteurs (tels que radiateurs, planchers chauffants, ventilo-convecteurs) afin de compenser les pertes thermiques d'un bâtiment.
Pompe à rotor immergé : Les pompes à rotor immergé, aussi appelées circulateurs ou accélérateurs, sont principalement utilisées dans les applications résidentielles ou les petits rejets tertiaires. Dotées d'une technologie simple et robuste à coût réduit et sans besoin d'entretien, elles présentent toutefois un rendement relativement faible. Dans ce type de pompe, le rotor est refroidi par le fluide, et le stator est séparé du rotor immergé par une chemise d'entrefer assurant l'étanchéité grâce à un joint torique. Ces pompes peuvent fonctionner à vitesse fixe ou être régulées en vitesse via un sélecteur.
Pompe à rotor sec : Dans les pompes à rotor sec, le moteur et le corps de la pompe sont distincts, et l'étanchéité est assurée au niveau de l'axe par un presse-étoupe ou une garniture mécanique. Cette dernière garantit une étanchéité parfaite grâce à une bague de friction et un joint tournant, nécessitant un usinage précis. Le refroidissement des moteurs se fait à l'aide d'un ventilateur installé à l'extrémité de l'arbre.
Sélection d'une pompe : Pour choisir la pompe appropriée, il est essentiel de connaître le débit requis, ainsi que les pertes de charge (exprimées en hauteur manométrique totale) dans le circuit. La pompe idéale sera celle dont la courbe caractéristique se rapproche le plus du point de fonctionnement théorique.
Calcul du débit d'une pompe : Le débit d'une pompe dépend de la puissance à fournir et du débit d'eau. Il peut être calculé selon la formule suivante : Q = P / (1,16 × ΔT), où Q est le débit en m3/h, P est la puissance en kW, et ΔT représente l'écart de température entre l'entrée et la sortie en °C.
Hauteur manométrique : La hauteur manométrique d'une pompe en circuit fermé correspond aux pertes de charge totales du réseau et est généralement mesurée en mètres de colonne d'eau (mCE). Pour les installations de petite taille, on considère environ 20 mmCE/m, tandis que pour les installations plus importantes, des abaques sont utilisées pour cumuler les différentes pertes de charge (section, longueur, organes divers).
Montage des circulateurs : En disposant deux pompes en série, la hauteur manométrique totale sera la somme des hauteurs manométriques des deux pompes. En les plaçant en parallèle, le débit sera la somme des débits des deux pompes.
Cavitation : La cavitation survient lorsque le liquide partiellement vaporisé est aspiré par la pompe. Des bulles se forment si la vitesse du fluide est excessive, entraînant du bruit, des vibrations, des dommages mécaniques, et réduisant le débit ainsi que le rendement de la pompe.
Qu'est-ce que le vase d'expansion et flexcon ?
Un vase d'expansion, tel que le Flexcon, joue un rôle crucial en compensant et absorbant les variations de volume de l'eau consécutives aux changements de température au sein des réseaux de chauffage ou de climatisation. En chauffage, l'eau se dilate avec l'augmentation de la température, variant de 10°C à 80°C. Dans ce cas, 1 m3 d'eau augmente de près de 4%. En revanche, en climatisation, l'eau se rétracte à mesure que la température diminue. Outre cela, le vase d'expansion maintient une pression adéquate pour assurer le bon fonctionnement des installations hydrauliques.
Caractéristiques d'un vase d'expansion à membrane Flexcon :
- Vue d'ensemble du Flexcon
Installation et pression de gonflage du Flexcon : L'installation du vase d'expansion se réalise sur le retour de l'installation, dans le cas où il n'y aurait pas de vanne. Si une vanne est présente, il est essentiel de retirer la poignée pour éviter d'isoler accidentellement le vase de l'installation.
Au moment de l'installation, le vase d'expansion est vide d'eau. Une pression initiale d'azote pousse la membrane contre la paroi du Flexcon. Progressivement, le vase est partiellement rempli d'eau, comprimant l'azote et augmentant la pression. À température ambiante, la pression d'azote équivaut à la pression de service de l'installation.
En mode chauffage, l'élévation de la température provoque une augmentation de la pression, l'eau se dilate et occupe une grande partie du Flexcon. La pression ne dépasse pas le seuil de la soupape de sécurité, car le dimensionnement du vase d'expansion est correct.
Il est essentiel d'assurer une pression de remplissage appropriée pour le bon fonctionnement des systèmes hydrauliques. Une pression excessive peut déclencher l'ouverture de la soupape de sécurité lorsque l'eau atteint sa température maximale. Une pression insuffisante rendrait le Flexcon inefficace, entraînant des problèmes d'alimentation en eau et potentiellement des entrées d'air dans les installations.
Les vases d'expansion sont prégonflés en usine entre 0,5 à 2,5 bars, et la pression de gonflage idéale est déterminée en fonction de la hauteur statique au-dessus du vase d'expansion. En règle générale, 10 mètres équivalent à 1 bar.
Dans le cadre d'une installation de chauffage, la pression de remplissage doit être légèrement supérieure à la pression de gonflage pour éviter la vacuité du vase, généralement entre 0,3 à 0,5 bar. Conformément à la réglementation, un volume de dilatation plus une réserve de 0,5% doivent être pris en compte.
Pour le remplissage en climatisation, la pression doit être proche du seuil de la soupape de sécurité. L'utilisation d'azote sec est préconisée pour le gonflage, l'air comprimé pouvant entraîner des problèmes de corrosion à long terme en raison de l'humidité.
Qu'est-ce que les pertes de charges hydrauliques ?
Pour optimiser le fonctionnement des systèmes de climatisation ou de chauffage, l'eau en circulation doit subir une différence de pression. Cette pression peut être créée soit par la variation de poids et de volume entre deux colonnes (thermosiphon), soit par une pompe de circulation qui alimente en énergie le déplacement de l'eau tout en compensant les pertes de charge du réseau et des divers composants tels que les vannes, les coudes et les tés. La différence de pression entre l'aspiration et le refoulement de la pompe est déterminée par sa hauteur manométrique, exprimée en millimètres de colonne d'eau (mm CE).
En hydraulique, la notion de perte de charge est essentielle. Lorsque l'eau circule dans une installation, les molécules d'eau rencontrent des frottements le long des parois des tuyaux, qui peuvent être plus ou moins lisses. Les éléments tels que les coudes, les changements de direction, les réductions et autres accessoires contribuent à ces frottements, engendrant ainsi une perte de pression ou de charge. Il existe deux principaux types de pertes de charge exprimées en pascals ou en millimètres de colonne d'eau.
La perte de charge linéaire correspond à la perte de charge due à la tuyauterie, qui est proportionnelle à la longueur et à la section des tuyaux ; plus le parcours est long et la section est petite pour un débit donné, plus les pertes de charge seront importantes. Cette perte est également liée au carré de la vitesse du fluide en mouvement, à la rugosité des tuyaux et à la viscosité du fluide en fonction de la pression et de la température.
D'autre part, les pertes de charge singulières résultent des accessoires tels que les vannes, les tés, les coudes, les batteries chaudes ou froides, les réductions et les changements de direction. Ces pertes sont déterminées de manière empirique par les fabricants et sont proportionnelles au carré de la vitesse du fluide en mouvement.
Il est important de noter qu'une notion de longueur équivalente de tuyauterie a été introduite pour faciliter les calculs, convertissant ainsi les pertes de charge linéaires et singulières en une longueur équivalente de tuyauterie. Pour évaluer la perte de charge d'un élément, il suffit de placer des prises de pression en amont et en aval de celui-ci, la différence de pression mesurée donnant sa perte de charge.
Qu'est-ce que les caractéristiques des vannes 2 et 3 voies ?
Dans le domaine de la climatisation, l'utilisation fréquente de vannes à 2, 3 ou 4 voies est essentielle pour réguler les débits des CTA, ventilo-convecteurs et UTA. Le dimensionnement correct d'une vanne repose sur divers paramètres tels que le coefficient Kv et la perte de charge de la vanne.
Chaque type de vanne est accompagné d'un diagramme fourni par les fabricants pour suivre la relation entre le débit et la perte de charge dans la vanne. Ces diagrammes permettent de déterminer le diamètre nominal (DN) d'une vanne en fonction du débit et de la pression différentielle.
Les caractéristiques clés des vannes comprennent le DN (diamètre nominal), le PN (pression maximale de résistance), H100 (course totale de la vanne à 100% d'ouverture), le coefficient Kv (débit à 1 bar de perte de charge et 4°C), et d'autres valeurs telles que le Kvs et le Kvo.
Les informations nécessaires pour une sélection appropriée sont généralement fournies par les fabricants, et il est crucial de comprendre ces caractéristiques pour un choix optimal de vanne.
L'autorité d'une vanne réside dans sa capacité à réguler progressivement le débit ou la puissance thermique. Cela se traduit par l'autorité de la vanne (AV), qui indique le rapport entre la perte de charge de la vanne à pleine ouverture et celle de l'échangeur. Une autorité idéale se situe généralement entre 0,5 et 0,7 pour assurer un fonctionnement optimal de la vanne.
Le calcul de l'autorité (aV) se fait en comparant la perte de charge de la vanne à celle de l'échangeur. Par exemple, pour une vanne 3 voies connectée à un échangeur avec une perte de charge de 10 mCE et un débit de 2,8 m3/h, si la perte de charge de la vanne est de 15 mCE, son autorité sera de 0,6 (calculé comme 15 / (15 + 10)).
Qu'est-ce que le montage et le fonctionnement des vannes 2 et 3 voies ?
Les vannes 2 ou 3 voies motorisées sont des composants essentiels pour la régulation des flux dans les systèmes de traitement d'air, les ventilo-convecteurs et les aérothermes. Elles offrent la possibilité d'une régulation binaire ou proportionnelle, assurant une précision de réglage appréciable. Ces vannes sont généralement constituées d'un corps en laiton ou en bronze, surmonté d'un servomoteur qui contrôle l'ouverture ou la fermeture en actionnant une tige avec un obturateur.
Les différentes configurations incluent :
- A ou I = Voie directe
- B ou II = Voie du by-pass
- AB ou III = Voie commune
Les vannes 3 voies motorisées sont utilisées pour réguler la température ou le débit sur des émetteurs tels que radiateurs ou batteries froides. Le raccordement en mélange est commun dans les systèmes de chauffage par radiateurs ou plancher chauffant, offrant un débit constant avec une variation de température.
Le raccordement en décharge ou répartition, utilisé en climatisation, permet de moduler le débit tout en maintenant une température constante sur les émetteurs. Ces modalités offrent une régulation précise du débit en fonction des besoins, en assurant une pression constante dans le réseau.
Les servomoteurs associés aux vannes trois voies peuvent être de trois types :
- Servomoteur 2 points
- Servomoteur 3 points
- Alimentation par signal proportionnel de 0 à 10 V
Les configurations de servomoteur offrent différentes possibilités de contrôle, permettant une adaptation fine aux besoins de régulation. Il est également possible de personnaliser les réglages d'usine pour optimiser la performance des vannes motorisées.
Siège social
Orgel Climatisation Chauffage SASU
520 avenue Janvier Passero
06210 Mandelieu-la-Napoule
06 84 05 99 81
contact@orgel-climatisation-chauffage.fr
Immatriculation
Siret n°924 894 769 00018
au capital de 1000,00€
TVA n°FR95924894769
Attestation de capacité n° 5068468
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