Equilibrage
hydraulique
Deux concepts de circuit sont maintenant
envisageables. Les circuits dits statiques
et ceux avec compensation de pression dynamique
associant les notions collectives et privatives. Dans la revue
Chaud Froid Performance n°771 d’octobre 2013, on pouvait lire à ce sujet: « Il est advenu une révolution
technique sur la chaine du réglage hydraulique. Sans échéance réglementaire
particulière, sans directive européenne contraignante, les industriels
fabricants de vannes hydrauliques ont pourtant fortement améliorés
les services rendus par leurs produits destinés aux circuits à débit
variable ».
Doit-on se réjouir de cette innovation et espérer un virage vers une meilleure
cohabitation entre le collectif et le privatif avec ce type de circuits. Nous
verrons. Quoiqu’il en soit l’orientation regrettable des constructeurs vers
la commercialisation de composants plutôt que des systèmes, l’absence de coupe fonctionnelle avec explication du
principe de fonctionnement de la valve voire des schémas hydrauliques incorrects au niveau des
raccordement n’augure rien de bon. Rien d’étonnant dans ces conditions qu’un constructeur de ce type de valves estime que seulement
20% des réseaux d’alimentation hydrauliques alimentant les radiateurs ou les
planchers chauffants hydrauliques sont correctement effectués. Il faut dire que
l’hydraulique industrielle est une technique particulière à laquelle les
Maîtres d’œuvre en charge de l’implantation des chaufferies ne sont pas
toujours bien préparés. La revue Chaud
Froid Performance No 817 de janvier 2018 fait ci-dessous le point des
différents types de valves disponibles sur le marché. Une bonne dizaine de
constructeurs sont présent sur ce marché. Malheureusement la présentation de toutes
ces valves « en vrac » par la revue CFP du mois de décembre 2017
reprise ci-dessous est source de mauvaise compréhension sur leur utilisation et
leur insertion dans un circuit :
Il faudra que ce secteur industriel communique une coupe fonctionnelle de ces valves avec texte associé à la figure
permettant de comprendre leur principe de marche et comment elles réagissent
dans le circuit. Un document réalisé par le COSTIC qui
commence à prendre ce problème au sérieux vient heureusement de paraître*. Il
évoque la notion d’équilibrage à la vertical (colonnes montante et descendante)
et à l’horizontal (gaines palières) avec en complément une explication du
circuit de la boucle d’eau chaude ECS.
Des vidéos telles que celle de Danfoss
sur le circuit commun ou celle d’Honeywell
à l’entrée des radiateurs individuelles ne permettent pas de se faire une idée
précise de leur fonctionnement et des méthodes de raccordement
Il faudra nécessairement passer par une meilleure compréhension des notions
de partie privative et partie commune et dissocier au préalable
les valves dans les documents selon que leur fonction est d’assurer la compensation de pression dynamique d’un
collectif ou statique d’un radiateur
privatif. Ceci aussi en associant le comportement de l’émetteur thermique qu’il
s’agisse d’un radiateur ou d’un
plancher chauffant hydraulique au dispositif d’équilibrage.
*On ne peut qu’approuver la formule reprise de très nombreuses fois qui est valable
que l’émetteur
thermique soit un radiateur ou un plancher chauffant hydraulique
Cependant concernant la coupe fonctionnelle des valves on
ne peut que regretter le focus en bleu de la RT et la mauvaise compréhension de
la compensation de pression dynamique
Avec ces
valves à membrane dites "dynamiques" utilisées seules si l'on modifie
un ou plusieurs réglages privatifs le débit reste inchangé dans les autres
logements de la même colonne ou dans les autres pièces du même palier. Ceci de
telle sorte que chacun d'entre nous consomme l'énergie thermique chez lui comme
il l'entend sans affecter son voisin. Par contre le débit dans la colonne
change vu qu'il est égal à la somme des débits privatifs. On observe à ce sujet
que les deux systèmes ne semblent pas faire bon ménage. Pour cette raison
ressort que le dispositif des vannes à membrane est à lui seul suffisant sans
qu’il soit souhaitable de rajouter un deuxième organe d’équilibrage au pied de
la colonne. Les pertes de charges sur le circuit sont ainsi plus faibles, le
circuit moins couteux et les valves mieux adaptées à l'isolement des circuits
évitant les entrées d'air dans le circuit lors d’une intervention sur celui-ci
et les problèmes qui en résultent. Une perte de charge plus faible signifie
aussi une vitesse plus faible sur les pompes centrifuges de circulation et un
circuit moins bruyant. Cela signifie aussi une chute de température dans le
circuit de chauffage plus importante avec des températures de retour un peu
plus faibles ce qui est préférable lors du fonctionnement de la chaufferie
hybride en mode thermodynamique. Les valves à membrane associés à de simples
valves d’obturation moins couteuses semblent bien répondre au controversé
décret sur l'individualisation des frais de chauffage. Ceci par le fait que les
appartements communiquent entre eux sur le plan thermique et que les circuits
qui voient le débit circulant dans les radiateurs de ceux qui n'ont pas les
moyens de partir en vacances en hiver augmenter va à contrario du décret sur
l'individualisation des frais de chauffage et ne semble pas très juste sur le
plan social. Le raccordement du capillaire est différent de celui indiqué sur
le document COSTIC
Contrôle de la
taille de l’orifice pour l’eau (1000 kg/m3)
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Avec le nouveau
concept d’équilibrage dynamique
décrit précédemment les robinets privatifs actuels situés à l’entrée des radiateurs
doivent être remplacés. Ceci pour adapter le débit circulant dans le
radiateur au nouveau besoin. Ces nouvelles vannes constituées d’un simple
orifice en paroi mince réglable ne devront pas être compensées en pression vu
qu’elles sont soumises à un DP constant réglé sur la
vanne à membrane décrite précédemment. Le débit d’eau chaude q circulant
dans le radiateur est uniquement fonction de la section de l’orifice s
réglé manuellement sur la vanne montée à l’entrée du radiateur (ou
automatiquement avec les soupapes thermostatiques ayant une taille d’orifice
se réglant automatiquement). Le débit q circulant dans le radiateur en m3/s est régit par la
formule : q
= s x (2gh)0,5
Ceci dans le système SI avec une section d’orifice exprimée
en m² et une perte de charge h réglée sur la vanne à membrane exprimée en mètres
d’eau. Formule transposable en q = 3,6 x s x (h)0,5
avec la perte de charge h dans l’orifice en hauteur manométrique toujours exprimé en mètres, q en litres/h
et une section orifice s
en parois minces en mm². Pour adapter la taille de la vanne au besoin en débit les constructeurs utilisent un coefficient kv qui n’est autre que la section de
passage de l’eau Débit = kv
(deltaP)0,5 deltaP étant la perte de charge réglée sur la vanne à membrane |
Figure 1 schéma hydraulique S étant la surface de la membrane, la position d'équilibre du tiroir et alors
tel que S x Pamont = S x Paval + Fressort ou encore Pamont – Paval = DP = Fressort/S
= constante réglable. |
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Le circuit reste comparable dans le cas de la
distribution à l’horizontal sur un même palier |
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Figure 2 Vue de détail de
la vanne à membrane assurant la régulation
Parmi les nombreux articles traitant de l’équilibrage hydraulique alimentant
les parties privatives dans le cas d’un chauffage collectif il est repris
ci-dessous celui de l’UNPI qui se trouve être le moins mauvais. (En faisant
preuve de beaucoup d’indulgence)
Remarque concernant la figure 3
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On observe que les valves à membranes
assurant la régulation symbolisée par un rond noir ont bien été montées sur la
colonnes montantes.
-
Par contre en cas d’adjonction de
compteurs de chaleur le cout de 180 € par logement indiqué sur le tableau n’est
correct que si la cuisine et la salle de bain sont proches l’une de l’autre et
alimentées par une seule colonne.
-
Si l’on converti partiellement un
immeuble de bureaux équipé d’un équilibrage dynamique en logements d’habitation
chaque partie règle chez soit sans affecter son voisin ( privatif et collectif
ne font pas pour une fois trop mauvais ménage).
Design et coupes
fonctionnelles
1 Vanne d'arrêt
La vanne d'isolation sur le général est souvent une vanne papillon avec un
contact caoutchouc-métal pour l'isolation et la partie mécanique fileté de
commande hors eau. Les diamètres sur les réseaux de
distribution après ces grosses vannes sont plus faibles (1/2 à 1 pouce). Cela
est un peu triste mais on peut dire à ce sujet que la plomberie sanitaire
relative aux circuits d'alimentation en eau froide et en eau chaude a de gros
progrès à faire en ce qui concerne la diffusion des coupes fonctionnelles des valves
utilisés pour l'isolation (valves normalement ouvertes qu'il est nécessaire de
fermer en cas de besoin)
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Les deux figures ci-dessus montrent : -
sur la gauche les robinets d’isolement à boisseau sphérique (Sphère avec
contact métal-métal préjudiciable
au gommage), un design qui malheureusement ne répond
pas complètement à la fonction par le fait que le calcaire contenu dans l'eau
se dépose sur la surface de contact ce qui condamne trop souvent la commande
de l'ouverture (Le levier est bloqué en position ouverte et il n'est pas
possible de fermer la vanne manuellement). Le seul remède à ce problème est
de manipuler le levier plusieurs fois dans l'année pour éviter le grippage de
la sphère ce qui est la plupart du temps oublié avec les problèmes que cela
comporte par la suite. -
sur la droite un robinet d’isolement à siège avec contact caoutchouc-métal par surface plane
mieux adaptée au respect de la fonction ouverture-fermeture
que le robinet à boisseau sphérique. |
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Mise à part la société VIEGA qui
va de DN15 à DN50 (voir figure ci-contre), la plupart des constructeurs ne
commercialisent le design à siège que pour les petits diamètres allant de ½ à
¾’’. Ceci probablement pour bénéficier d’un marché juteux de remplacement. A
noter que les vannes type papillon qui
répondent à la fonction pour les gros diamètres est inadaptée au petit
diamètre. |
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2) Vanne assurant
une fonction régulation en complément de l'isolation
C'est le cas des circuits d'équilibrage hydraulique qui doivent non
seulement pouvoir isoler le circuit amont du circuit aval. Ceci pour faciliter
les interventions en aval du circuit mais qui doivent également assurer la
fonction régulation pendant les périodes de chauffe. Et ceci malgré la
période de non utilisation en été et les risques qui en résulte. Une fois
bien raccordée, la vanne d'équilibrage de la figure 2 semble
pouvoir répondre à cette fonction sans être affectée par les frottements
secs si l'on en croit ce qui a été promis
par le constructeur.
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Le constructeur confirmant à nouveau le
montage de cette valve sur le circuit retour il faut espérer que la fonction
est cette fois respectée. Ceci de telle sorte que le réglage du débit
circulant dans le radiateur d’un appartement n’affecte pas le débit dans les
radiateurs des voisins du dessus ou du dessous alimentés par la même colonne. |
1 kPa = 0,1 bar |
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On voit mal en tout cas comment la
fonction pourrait être respectée avec la coupe fonctionnelle ci-contre paru
dans la revue CFP No 825 d’octobre
2018 !! Reste à espérer que cette
revue va exprimer se excuses auprès de ses clients
et faire un correctif. |
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le débit réglé dans un logement
n’affecte pas le débit dans les récepteurs hydrauliques des autres logements -
et que la fonction arrêt décrite en 2) soit
assurée. L’absence de coupe fonctionnelle avec texte associé ne permet pas au
Maître d’œuvre de vérifier qu’il en est ainsi. |
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Ce qui parait inconcevable dans la façon de procéder de Danfoss, c’est que
cette société ne fournit aucun descriptif de fonctionnement de ses composants,
aucune assistance écrite sur les modes de réglage dans le dossier technique.
Ceci étant aggravé par le fait qu’il informe après coup ses clients par des
fichiers vidéos accessibles uniquement sur les réseaux
sociaux ! Se pose à ce sujet la
conformité d’un document contractuel le DOE (Dossier des Ouvrage
Exécuté) qui devrait être, chacun d’entre nous le comprendra, conforme
à ce qui a été effectivement livré ce qui n’est pas le cas ici.
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Il aura fallu 4
années de relance du conseil syndical pour obtenir enfin une explication
plausible du fonctionnement (voir figure ci-contre) permettant de comprendre
(effort du ressort inversé et trou dans l’axe du tiroir supprimé) la position d'équilibre du tiroir décrite
ci-dessus étant cette fois assurée et telle que S x Pamont = S x Paval + Fressort ou encore Pamont – Paval
= DP = Fressort/S
= constante réglable. Cette assurance du
respect de la fonction permettant au personnel chargé de la mise au point de
régler correctement les valves. |
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Les fichiers wmv pouvant être sonorisés on se
prend à rêver de DOE informatisés et sonores au service de celui qui doit
assurer la mise en route de l’équipement.
L'histoire enseigne aux hommes la difficulté des grandes tâches et la
longueur des accomplissements
mais elle justifie
l'invincible espoir
Jean Jaurès