Equilibrage des réseaux hydrauliques

Equilibrage des réseaux hydrauliques 1- Objectifs
Extrait document TA : Equilibrage des installations de chauffage par
radiateurs Pourquoi, en chauffage, la température ambiante moyenne des locaux est-elle
plus élevée lorsque l'installation n'est pas équilibrée ? En hiver, il fait
généralement trop chaud dans les zones situées près de la chaufferie et
trop froid dans les zones éloignées. On est ainsi amené à augmenter la
température de l'eau de chauffage pour obtenir un minimum de confort dans
les zones défavorisées. Quant à ceux qui sont situés dans les zones
surchauffées, ils résolvent leur problème en ouvrant les fenêtres.
En été, la situation est similaire. Il fait trop froid dans les zones
proches du groupe de froid et trop chaud dans les autres parties de
l'installation.
Lorsque la température ambiante s'écarte de un °C de la valeur théorique
de confort dans quelques locaux, cela n'a pas de conséquences sensibles ni
sur le confort ni sur la consommation énergétique. Par contre, une
déviation de la température ambiante moyenne de un °C aune incidence non
négligeable sur la consommation.
Un °C supplémentaire par rapport à 20°C augmente la consommation moyenne
en chauffage de l'ordre de 8 pourcents au centre Europe et de l'ordre de
12% au sud. Un °C en moins par rapport à 23°C augmente la consommation en
froid de l'ordre de 15% en Europe centrale. . Certains locaux atteignent difficilement la température prescrite,
particulièrement après un changement important de la charge.
. La température ambiante oscille, surtout aux faibles charges, bien que
les unités terminales soient gérées par des régulateurs sophistiqués.
. Alors que la puissance des unités de production est suffisante, cette
puissance n'est pas transmise à l'installation, tout particulièrement
pendant les phases de démarrage du matin. Ces problèmes résultent généralement d'une distribution incorrecte des
débits, ne permettant pas aux boucles de régulation d'assumer leur mission.
Pour cette raison, il est essentiel d'obtenir dans tous les tronçons les
débits correspondants aux conditions de calcul. ( L'équilibrage consiste à répartir le débit total avec des vannes
d'équilibrage.
2- Précision à obtenir La précision de réglage du débit dépend de la précision que l'on désire
obtenir sur la température ambiante. Exemple pour un radiateur
[pic] L'influence du débit dépend des conditions de fonctionnement du radiateur.
En général, le débit doit être réglé avec une précision de ( 10% ce qui
correspond à une variation de température ambiante de ( 0,5 °C.
3- Calcul de l'équilibrage L'équilibrage peut être réalisé à plusieurs niveaux en fonction de la
complexité du réseau, par exemple :
. 1°niveau : équilibrage des émetteurs des logements
. 2°niveau : équilibrage des logements
. 3°niveau : équilibrage des colonnes
. etc. Pour chaque niveau d'équilibrage : < Calculer les pertes de charge des différents circuits en parallèle
pour les débits souhaités.
< Repérer le circuit ayant la plus grande perte de charge (Pdéf
(circuit défavorisé).
< Calculer les pertes de charge a créer sur les autres circuits de
façon à ce que tous les circuits aient la même perte de charge
(Pdéf.
< A partir du document constructeur de la vanne de réglage, déterminer
le nombre de tours à régler.
( Les documents de constructeurs de vannes de réglage fournissent la perte
de charge totale de l'organe de réglage. Lors du calcul des pertes de
charge des tronçons, il ne faut pas compter d'organe de réglage sauf pour
le circuit défavorisé qui sera équipé d'une vanne de réglage grande
ouverte.
4- Organes d'équilibrage 4.1- Equilibrage des radiateurs
Un des 2 organes est utilisé pour l'équilibrage : Robinet : . Isoler l'entrée du radiateur
. Régler le débit en fonction de la température de la pièce (tête
thermostatique).
. Régler le débit maximal (robinet double réglage)
Té de réglage : . Isoler la sortie du radiateur
. Régler le débit maximal 4.2- Equilibrage des planchers chauffants et des distributions hydrocablées L'organe d'équilibrage de chaque boucle est intégré dans les collecteurs de
distribution. 4.3- Equilibrage des circuits de distribution
Le réglage du débit est réalisé grâce à des vannes d'équilibrage à tête
graduée équipée de prises de pression pour la lecture des débits. Caractéristiques: voir document T.A.
Consignes de montage : . Sens : le fluide doit pousser sur le clapet dans le sens de l'ouverture
de la vanne.
. Position : pour une lecture correcte des débits, la vanne doit se trouver
dans une portion droite de l'installation. Après un coude, respecter une
longueur de 10 x le diamètre.
5- Méthodes pratiques d'équilibrage Si l'installation est équipée de vannes d'équilibrage permettant la lecture
des débits, il existe différentes méthodes permettant d'équilibrer les
réseaux existants : Extrait article CFP N°601- avril 1998 -Equilibrage des réseaux existants
par mesure de débits -Patrick DELPECH Réglage direct des débits Cette méthode semble être la plus simple puisque le technicien pourra
régler les circuits directement au bon débit.
Par contre, c'est la méthode la plus longue à mettre en ?uvre et deux à
trois techniciens sont nécessaires.
Elle consiste :
. à repérer le circuit a priori le plus défavorisé et à le considérer comme
le circuit de référence,
. à effectuer un préréglage approximatif des circuits permettant
d'alimenter le circuit de référence au débit souhaité,
. à maintenir ce débit grâce à un robinet général ou sur la pompe au fur et
à mesure du réglage des autres circuits directement au débit souhaité. Deux à trois techniciens sont nécessaires :
. un technicien se déplace et règle les circuits au débit souhaité,
. un technicien contrôle le débit dans le circuit de référence et le
maintient constant par action sur le robinet de réglage général. Si le
circuit de référence et ce robinet sont éloignés l'un de l'autre, deux
techniciens en relation seront nécessaires.
La méthode proportionnelle (voir TP) C'est la méthode la plus usuelle et la plus formatrice. La méthode consiste à régler successivement tous les circuits dans la même
situation d'irrigation que le circuit le plus défavorisé. Ce circuit sera
dit de référence. Tout au long de l'opération, le technicien (ou un
collègue avec lequel il restera en relation) suivra la variation de ce
débit et en tiendra compte dans les réglages successifs réalisés. Une fois réglé comme la référence, un circuit sera supposé en suivre
naturellement les fluctuations lors des réglages ultérieurs d'autres
branches. Cette approximation est tout à fait correcte et permet la plupart
du temps d'obtenir un résultat très satisfaisant en un seul passage. En fin d'opération, les circuits ne sont pas forcément réglés au "bon
débit" mais se trouvent tous dans la même situation excessive ou
insuffisante. On peut bien sûr terminer par un réglage central hydraulique
ou thermique.
Le circuit le plus défavorisé étant souvent le plus éloigné, le technicien
se déplace en remontant vers le circula-
teur. Si le réseau comporte plusieurs niveaux d'équilibrage, il travaillera
par sous-ensemble.
La méthode informatique Un seul technicien effectue une succession de mesures simples sur tous les
robinets. Le comportement hydraulique du réseau est assimilé par le
mesureur électronique. Après analyse, celui-ci restitue la liste des
réglages à effectuer. Un seul technicien est nécessaire. Après un petit apprentissage, la méthode est facile d'utilisation. Par contre, elle ne permet pas au technicien de "sentir son réseau". En
théorie ce n'est plus nécessaire. En réalité, il reste très souhaitable que
le technicien dispose néanmoins d'un bon niveau de connaissances en
hydraulique. En effet, quelle que soit la méthodologie, il sera confronté à
des problèmes de robinets mal dimensionnés, mal placés, à des résistances
de réseaux imprévues, etc. Dans ces situations anormales mais fréquentes,
un technicien devra toujours faire preuve de son savoir-faire. Exemple d'utilisation de la méthode proportionnelle (logiciel de simulation
de réseaux)
Simul_equilibrage.xls Soit un réseau de chauffage comportant 5 colonnes montantes: 1- Recherche du circuit de référence
Mesure des débits avec les vannes en position d'ouverture maximale: Circuit de référence: 2- Réglage du circuit le plus éloigné du circulateur dans la même situation
que le circuit de référence: (une majoration de 10% est prévue pour
anticiper l'augmentation du débit du circuit défavorisé) 3- Réglage de chaque circuit en se raprochant du circulateur dans la même
situation que le circuit de référence:
4- Réglage final En fin d'opération, tous les circuits sont a peu prés dans la même
situation. Les débits peuvent être ajustés en agissant sur la vanne
d'équilibrage générale ou sur le circulateur.
-----------------------
Puissance émise par un radiateur en fonction du débit
Ta = 20°C n=1,3 Colonne 3 Colonne 2 Colonne 1 Robinet double réglage Té de réglage Doc. OVENTROP Doc. REHAU Doc. TA Doc. TA Doc. TA Doc. HONEYWELL
0,8 m3.h-1 VR5