Points d’article
- À quoi sert la surpression?
- Règles pour dessiner des contours fermés
- Sélection et installation d’un vase d’expansion
- Alimentation automatique du système
- Configuration et dépannage
Les spécialistes novices de la conception et de l’installation de systèmes de chauffage hydrauliques se demandent: pourquoi est-il si important de maintenir une surpression dans le circuit et de quelle manière cela peut être réalisé. Nous vous invitons à découvrir les réponses aux questions courantes sur ce sujet dans notre revue sur les systèmes de chauffage fermés.
À quoi sert la surpression?
Imaginez un système de chauffage avec un vase d’expansion ouvert. Dans sa partie supérieure, le fluide caloporteur est sous une pression d’environ 100 kPa soit 10,2 m de colonne d’eau. Contrairement à la limite supérieure du remplissage, qui est sous la pression atmosphérique normale, dans la partie inférieure le liquide de refroidissement est encore plus comprimé, la différence est juste égale à la différence de hauteur et est exprimée en mètres de colonne d’eau. Les changements de pression atmosphérique et d’altitude, ainsi que la densité du liquide de refroidissement, peuvent effectuer leurs propres ajustements. Cependant, dans la pratique, ces petites erreurs sont négligées..
En fonctionnement normal d’un tel système, une quantité importante d’eau est chauffée à l’intérieur de l’échangeur de chaleur de la chaudière. Le chauffage s’accompagne d’une dilatation, grâce à laquelle une partie d’eau avec une température plus élevée exerce une pression supplémentaire sur le volume adjacent du liquide de refroidissement. Dans ce cas, un liquide de moindre densité se précipite vers le haut: la force de pression du fluide caloporteur chauffé se résume à la pression de l’atmosphère et à la pression interne du système, ce qui permet au fluide de refroidissement d’être poussé le long d’une boucle fermée. Plus la vitesse de déplacement du liquide de refroidissement est élevée, plus l’effet de convection est prononcé et vice versa..
Que se passe-t-il dans les systèmes de chauffage dits fermés? En eux, le liquide de refroidissement est isolé de l’atmosphère, ce qui fait que la pression est pratiquement nulle à la limite de remplissage supérieure et, au point le plus bas, elle est égale à la hauteur réelle de la colonne de liquide. L’augmentation de pression due à l’expansion de l’eau ne permet pas toujours de vaincre la résistance hydrodynamique du système, car lors de l’expansion, l’eau est forcée dans les deux sens, son expansion vers le bas n’est pas compensée par une pression supplémentaire.
Une augmentation de volume pendant le chauffage est caractéristique de tout caloporteur. Dans un système de chauffage fermé, cela conduit définitivement à une augmentation de la pression.
Il n’est possible de lancer un tel système que si une grande quantité de liquide de refroidissement est rapidement chauffée, ce qui est impossible dans les systèmes de chauffage modernes caractérisés par un faible déplacement et un passage de tuyau nominal. Ainsi, la surpression dans le système sert en quelque sorte de remplacement de la pression atmosphérique, facilitant grandement la convection naturelle et le fonctionnement des dispositifs à circulation forcée..
Bien entendu, la pression dans le système de chauffage ne doit pas nécessairement être équivalente en différents points. Les valeurs les plus élevées sont enregistrées dans l’échangeur de chaleur et sur le tuyau de retour de la chaudière, une pression légèrement inférieure peut être enregistrée à l’entrée de la pompe de circulation et la plus petite – à la section la plus éloignée et la plus haute de la conduite d’alimentation. L’une des tâches principales d’un ingénieur chauffagiste est de fournir une surpression à l’intérieur du système de chauffage et de surveiller, de sorte que dans ses différents nœuds une différence soit observée qui correspond aux normes établies..
Règles pour dessiner des contours fermés
Pour les systèmes hydrauliques ouverts, la question de la régulation de la pression n’est pas pertinente: il n’y a tout simplement pas de moyen adéquat de le faire. À leur tour, les systèmes de chauffage fermés peuvent être réglés de manière plus flexible, y compris en ce qui concerne la pression du liquide de refroidissement. Cependant, vous devez d’abord fournir au système des appareils de mesure – des manomètres, qui sont installés via des vannes à trois voies aux points suivants:
- dans un collecteur de groupe de sécurité;
- sur la ramification et la collecte des collecteurs;
- directement à côté du vase d’expansion;
- sur les dispositifs de mélange et consommables;
- à la sortie des pompes de circulation;
- au niveau du filtre à boue (pour contrôler le colmatage).
Tous les postes ne sont pas requis de manière inconditionnelle, beaucoup dépendent de la puissance, de la complexité et du degré d’automatisation du système. Très souvent, la tuyauterie de la chaufferie est agencée de telle sorte que les parties importantes du point de vue du contrôle convergent dans une seule unité, où le dispositif de mesure est installé. Ainsi, un manomètre à l’entrée de la pompe peut également servir à surveiller l’état du filtre..
Pourquoi avez-vous besoin de suivre la pression à différents points? La raison est simple: la pression dans le système de chauffage est un terme collectif, qui en soi ne peut qu’indiquer l’étanchéité du système. Le concept de travailleur comprend la pression statique, formée par l’effet de la gravité sur le liquide de refroidissement, et les oscillations dynamiques qui accompagnent le changement des modes de fonctionnement du système et apparaissent dans des zones de résistance hydraulique différente. Ainsi, la pression peut changer considérablement lorsque:
- chauffer le liquide de refroidissement;
- violation de la circulation;
- inclusion de maquillage;
- colmatage des pipelines;
- l’apparition de la congestion de l’air.
C’est l’installation de manomètres de contrôle à différents points du circuit qui vous permet de déterminer rapidement et précisément la cause des pannes et de commencer à les éliminer. Cependant, avant d’envisager ce problème, vous devez étudier: quels dispositifs existent pour maintenir la pression de travail au niveau souhaité.
Sélection et installation d’un vase d’expansion
Le principal moyen de maintenir une pression stable dans le système de chauffage est d’installer un vase d’expansion. Il s’agit d’un récipient scellé et non coulant, à l’intérieur duquel une poire est installée, remplie d’air sous une certaine pression. Puisque l’air peut être comprimé, cet amortisseur aide à lisser les fluctuations de pression dynamiques..
1 – l’état du système de chauffage avant le remplissage du liquide de refroidissement; 2 – mode de fonctionnement normal du système de chauffage; 3 – surpression due à une surchauffe du liquide de refroidissement
Pour que le vase d’expansion fonctionne comme prévu, son volume doit être suffisamment élevé. Vous devez également prendre en compte la conception de fonctionnement et la pression maximale dans le système, qui sont déterminées par les données de passeport de la chaudière. Ainsi, le minimum spécifié de 0,3 à 0,5 bar est nécessaire pour le fonctionnement stable de l’unité de chauffage, tandis qu’une limite de l’ordre de 1,2 à 1,5 bar limite l’effet destructeur de la pression sur l’échangeur de chaleur. Les valeurs indiquées sont tirées de l’exemple de la plupart des chaudières domestiques d’une puissance allant jusqu’à 15 kW, pour des chaudières plus efficaces, des valeurs plus élevées s’appliquent. Il est possible de déterminer la pression de fonctionnement du système lors du calcul hydraulique, la valeur souhaitée dépend de la résistance hydrodynamique des tuyaux, des appareils de chauffage et des raccords.
Le volume du réservoir est déterminé par le déplacement du système, la dilatation thermique du liquide de refroidissement et la pression finale. En première approximation, la capacité du réservoir doit être d’environ 0,07 à 0,1 fois le volume du liquide de refroidissement. Une valeur plus précise est trouvée par la formule (Vt *?) / K, c’est-à-dire le produit du volume total du liquide de refroidissement par le coefficient de sa dilatation, divisé par le coefficient de fonctionnement du réservoir. Cette dernière est déterminée par la différence entre la pression limite et la pression de service, divisée par la pression limite, à laquelle s’ajoute l’unité: (P max – P esclave) / (P max + 1). Dans ce cas, la pression de service est mesurée au point le plus haut du système (sur le groupe de sécurité) et doit être proche de la pression atmosphérique à une hauteur de colonne d’eau allant jusqu’à 4-5 m.
Il n’y a pas de différence pratique dans l’emplacement d’installation du vase d’expansion fermé. Pour assurer un fonctionnement efficace de l’appareil sous différents modes d’utilisation du réseau de chauffage, le réservoir est installé dans la zone de pression statique la plus élevée, c’est-à-dire au point le plus bas du système, dans un endroit pratique pour la maintenance. Le réservoir coupe à travers un té dans la canalisation de retour principale, le raccordement se fait par un robinet à bille d’arrêt.
Alimentation automatique du système
La deuxième unité, qui assure le maintien de la surpression dans le système, est un dispositif d’appoint automatique. Bien entendu, il est possible de pomper de l’eau dans le système manuellement, mais cela n’est pas pratique pour de grands volumes de fuite. Par exemple, s’il y a de nombreux raccords dans le système ou s’il y a des espaces à travers lesquels des doses microscopiques de liquide de refroidissement s’infiltrent régulièrement. De plus, l’appoint automatique est presque indispensable pour les systèmes fermés avec un liquide de refroidissement spécial – sans pompe à pression, il est tout simplement impossible de fournir une pression suffisamment élevée.
Le premier type de dispositifs d’appoint automatiques fonctionne sur le principe d’un groupe d’automatisation de compresseur. Les pressostats haute et basse pression activent et désactivent le complément si la pression dans le système est inférieure ou, respectivement, au-dessus du seuil réglé. De tels dispositifs sont les plus simples et les moins chers, mais ils présentent le principal inconvénient – ils ne prennent pas en compte la température du liquide et le degré de son expansion..
Par exemple, pendant le fonctionnement du système, la pression chute de 20 à 30% en dessous de la pression de service, mais n’atteint pas en même temps le seuil minimum sur lequel le relais est réglé. Cela n’est pas surprenant, car le relais est calibré à l’état froid du système. Autre cas particulier: lorsque le relais est déclenché, l’appoint est activé, ajoutant une portion de liquide froid, c’est-à-dire non encore détendu au système. Si le vase d’expansion a une capacité insuffisante, en conséquence, l’expansion du liquide de refroidissement déclenchera la soupape de sécurité, une partie du liquide de refroidissement sera libérée, la pression chutera à nouveau, le complément se rallumera puis en cercle..
La nuance décrite est importante pour les systèmes de chauffage contenant plus de 300 litres d’eau. Il est optimal dans de tels cas d’utiliser des distributeurs de maquillage numériques, qui sont fournis avec la technologie de chaudière la plus avancée. Le contrôleur effectuera les ajustements nécessaires et ajoutera une quantité strictement définie de liquide de refroidissement au système, en tenant compte de sa température et de son extensibilité. Comme les vannes d’appoint mécaniques classiques, il est préférable de connecter le distributeur électronique à la ligne d’alimentation immédiatement après y avoir inséré le tube de dérivation afin d’éviter le choc thermique de l’échangeur de chaleur. Il est recommandé d’installer un filtre à boue ou à cartouche sur le tuyau d’entrée du liquide de refroidissement, l’unité d’injection est connectée via un robinet à bille.
Configuration et dépannage
Le maintien de la pression dans le système de chauffage est impossible sans respecter les règles de remplissage. Cela doit être fait avec une pression minimale et avec des vannes ouvertes pour purger l’air dans le réseau de radiateurs. Les boucles de chauffage par le sol sont remplies en alternance, sinon, en raison de la différence de longueur, l’air sera certainement déplacé dans des serpentins plus longs. Une fois le système rempli, il est mis sous pression avec une double pression de service et les lectures des manomètres sont surveillées pendant un certain temps. Habituellement, la pression du système d’alimentation en eau est suffisante pour le sertissage, sinon vous devez utiliser une pompe hydraulique à piston manuel. Après vérification, la pression est réduite au minimum, le système chauffe jusqu’à la température de fonctionnement maximale, à la fin du chauffage de tout le volume du liquide de refroidissement, la pression est mesurée: elle doit être inférieure à la limite de 20-30%.
La diminution de la pression au fil du temps est courante dans les systèmes d’eau douce. De l’oxygène dissous en est libéré, respectivement, au fil du temps, le volume total du liquide de refroidissement diminue. Il vous suffit de recharger périodiquement le système jusqu’à ce que l’effet disparaisse de lui-même. Une augmentation de la pression est un signe clair de calcul incorrect du vase d’expansion, son volume doit être augmenté. De petites différences de 10 à 15% de la pression de service sont considérées comme tout à fait normales, cela est dû à la dilatation linéaire des tuyaux. Si les pics de pression pendant le chauffage et le refroidissement du système dépassent 30% de la valeur nominale, cela indique soit un endommagement de la membrane dans le réservoir, soit la présence de sas d’air dans le système..
Quelle devrait être la pression idéale dans le système de chauffage d’une maison privée ? Est-ce que trop de pression peut endommager le système ou causer des fuites ? Quels sont les signes indiquant une pression inadéquate et comment peut-on ajuster la pression au besoin ? J’apprécierais toute information ou conseil sur ce sujet. Merci d’avance !
Quelle devrait être la pression idéale dans le système de chauffage d’une maison privée ? Est-ce qu’il y a une pression spécifique recommandée pour assurer un fonctionnement optimal ? Je me demande si une pression trop élevée ou trop basse peut causer des problèmes ou des inefficacités dans le système. Merci d’avance pour les réponses éclairantes !