Cuve ouverte et fermée pour le système de chauffage: calcul du volume, réparation DIY

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Aucun système de chauffage de type liquide sans vase d’expansion ne fonctionnera. Le calcul correct du volume et la détermination de son type sont l’une des tâches principales lors de la conception du chauffage pour une maison privée, et nous aborderons aujourd’hui ce sujet plus en détail..

Cuve ouverte et fermée pour le système de chauffage: calcul du volume, réparation DIY

Pourquoi avez-vous besoin d’un vase d’expansion

Comme vous le savez, les liquides sont très réticents à se contracter, mais avec l’augmentation de la température, leur état énergétique interne augmente, la distance entre les molécules augmente, ce qui se traduit par une augmentation très significative du volume..

Pour référence: lorsque 50 litres d’eau sont chauffés de 20 à 80 ° C, son volume augmentera de près d’un litre et demi. Pas tellement, à première vue, mais pensez à savoir si le déplacement de votre système de chauffage peut augmenter de la même valeur, ou, en d’autres termes, le volume intérieur total des tuyaux, des radiateurs et de l’échangeur de chaleur.

Contrôle de la température du radiateur de chauffage

En pratique, une telle augmentation de volume se traduit par une pression de plus de 200 atmosphères, qui à son tour dépend de la capacité du «récipient» à s’étirer jusqu’à la taille requise. Mais la pression spécifique, en fait, n’est pas si importante, car le point critique pour l’ensemble du système est déterminé par la force du raccordement de plomberie le plus faible. Et la résistance à la traction de la plupart des raccords et des robinets dépasse rarement 5 à 7 MPa, c’est-à-dire qu’un système hermétiquement scellé échouera quelques heures après la mise en marche de la chaudière..

Pour compenser la dilatation volumétrique du système, un vase d’expansion doit être présent. Son appareil peut être fermé ou ouvert.

Différences structurelles entre les réservoirs de différents types

Un vase d’expansion ouvert est un conteneur conventionnel installé au point le plus élevé du circuit de chauffage. Son volume est très petit et est au moins égal à la différence entre le volume de liquide froid et chauffé..

Ouvrir les options du vase d'expansion

Un réservoir ouvert n’est pas tout à fait pratique: de l’eau s’évapore et il doit être rempli périodiquement. Et comme ces extenseurs sont rarement conservés à l’intérieur, vous devez périodiquement regarder dans le grenier. Imaginez maintenant ce qui se passerait si l’eau du réservoir gèle et que le système se ferme soudainement à cause d’un bouchon de glace? Mais elle est capable de résister à des dizaines d’atmosphères.

Il existe cependant une autre méthode pour disposer un réservoir ouvert: le raccord tout en haut du système est relié par un mince tuyau en silicone avec un récipient ouvert posé sur le sol. Lors de l’expansion, l’excès d’eau est évacué du circuit et lorsque le volume diminue, il est refoulé par la pression atmosphérique. Il est seulement important d’enrouler un gros écrou à l’extrémité du tuyau pour qu’il soit immergé dans l’eau tout le temps. L’inconvénient de cette méthode est que l’air ne peut pas quitter librement le système, mais pour cela il y a des robinets Mayevsky.

Système de chauffage à circulation naturelle

Les réservoirs fermés sont conçus d’une manière complètement différente. À l’intérieur du corps, il y a un récipient élastique – une ampoule en caoutchouc, tandis que le corps lui-même est complètement scellé. Soit la poire, soit l’espace résiduel a une connexion directe avec le circuit de chauffage. Lorsqu’elle est chauffée, l’eau, comme il se doit, continuera à se dilater, mais maintenant cette différence de volume sera prise en charge par l’air, qui sera également comprimé, mais la pression n’augmentera pas autant, seulement de 0,5 à 1 bar.

Dispositif de vase d'expansion à membrane 1 – soupape de pompage d’air; 2 – chambre à air; 3 – membrane avec caloporteur; 4 – tuyau de dérivation fileté pour le raccordement au système de chauffage

Mais il y a une mise en garde importante ici: un réservoir fermé rend également l’ensemble du système fermé. Au point supérieur du système ouvert, la pression était égale à la pression atmosphérique, et au point inférieur, un certain nombre de millimètres de colonne d’eau a été ajouté à cette valeur, correspondant à la différence de niveau entre les points du système. Dans un système fermé, la pression au point haut est nulle, c’est-à-dire qu’elle n’est pas excessive et, à cause de cela, des problèmes peuvent survenir..

Comment calculer les paramètres du réservoir pour votre système

On pourrait soutenir qu’avec la présence d’une circulation forcée, la différence de pression n’a pas d’importance, mais c’est loin d’être le cas. La raison la plus évidente: si l’air entrant dans les radiateurs de niveau supérieur n’est pas sous une pression suffisante, il ne pourra pas les quitter et suivre jusqu’à un point encore plus élevé du système. En outre, les équipements de chauffage doivent être utilisés dans les conditions spécifiées par le fabricant, presque chacun d’entre eux réglant la pression de service de 1,3 à 2 bar.

Pression du système de chauffage

Il est très facile de calculer un réservoir ouvert. Nous avons dit que lorsque chauffé à 60 ° C, une autre moitié est ajoutée à 50 litres d’eau, c’est-à-dire que pour un système de 100 litres, l’augmentation sera égale à trois litres. Il s’agit d’une relation complètement linéaire et facile à utiliser.

Ce n’est pas le cas avec un réservoir fermé. En cas de surpression, le coefficient de dilatation des liquides change et ceci est particulièrement important si ce n’est pas l’eau qui est utilisée comme caloporteur. Notez qu’en fonctionnement normal, le réservoir doit être à moitié plein..

Vase d'expansion à membrane

Vous obtenez le volume du vase d’expansion en divisant le produit du déplacement du système, de la différence de température et du coefficient de dilatation volumétrique du liquide de refroidissement par le rapport de la pression de service maximale au minimum, soustrait de un. La pression minimale est la pression au centre du réservoir lorsque le système est rempli sans excès d’eau. La pression maximale est déterminée par le fabricant de l’équipement de chauffage et, en conséquence, en réglant la soupape de décharge.

Notez que cet exemple suppose que la soupape de décharge et le réservoir sont installés au même point du système, le point le plus bas. Par exemple, prenons un système avec une différence de niveau de 4 mètres et une cylindrée de 200 litres. Tout d’abord, nous calculons l’augmentation de volume:

  • 200 l 0,00045 (80 ° C – 20 ° C) = 5,4 litres.

La pression minimale pour le milieu du réservoir sera de 0,28 atm, si son centre est d’un mètre plus haut que le point inférieur du système, nous prenons le maximum à 4,5 atm. En divisant la pression minimale par le maximum, nous obtenons 0,06, et en soustrayant ce rapport de l’unité, nous obtenons 0,94. Ainsi, le volume minimum d’un réservoir fermé sera d’un peu plus de 5 litres, et avec une marge de sécurité de 25% – 6,3 litres. Puisque nous prévoyons de garder le réservoir à moitié plein, son volume minimum devrait être de 10 à 12 litres.

Vase d'expansion à membrane plate

Installation, réglage et réparation

Techniquement, le réservoir peut couper en n’importe quel point du système et être installé à une hauteur arbitraire, mais ces valeurs doivent être prédéterminées par le projet. Pour le raccordement au système de chauffage, le même matériau est généralement utilisé que celui utilisé dans la tuyauterie de la chaufferie, mais cela est fait pour réduire les coûts.

Option de placement du vase d'expansion

Une soupape de décharge réglable est généralement placée juste en dessous du réservoir, ce qui simplifie grandement les calculs. Lors du remplissage du système avec de l’eau, une surpression est créée par une pompe à eau et la pression actuelle dans le réservoir est vérifiée par un manomètre de voiture à travers un tiroir.

Mesure de pression dans le vase d'expansion

Si avec le temps le réservoir devient inutilisable, cela est déterminé par un manomètre hydraulique, qui est coupé près de la chaudière. Avec un réservoir défectueux, la différence entre les pressions du système dans les états froid et chaud sera beaucoup plus grande que la plage de fonctionnement de 1 à 1,5 atm. Le problème est résolu soit en remplaçant complètement le réservoir, soit en le réparant en retirant la membrane éclatée et en en installant une nouvelle.

Remplacement de la membrane du vase d'expansion

Ce dernier, d’ailleurs, est impossible si le réservoir ne possède pas de bride pour l’entretien, parfois ce critère est très important lors du choix, surtout si des fluides agressifs sont utilisés comme caloporteur. Dans tous les cas, il est recommandé d’installer le réservoir à travers les vannes d’arrêt afin de ne pas vidanger tout le système lors du remplacement..

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