Optimisation des circuits à débit variable

Par Eric BERNADOU – Directeur marketing Europe de l'ouest
Extrait de la conférence TA HYDRONIC COLLEGE faite le 15 février 2011 lors de l'Atelier « points clefs de conception et de fonctionnent des installations de production de chaleur ».

Avec l'arrivée de la RT 2012 et les contraintes de basse consommation, l'énergie dépensée par les auxiliaires doit être réduite au minimum. Pour cela, disposer d'une distribution à débit variable semble être l'idéal puisque c'est le juste débit qui irrigue l'installation et les émetteurs, ces derniers étant constamment en régulation et en nécessité de débit variable ! Attention néanmoins aux réglages qui restent dans tous les cas indispensables.

Dans chacun des schémas, remarquons qu'avec une vanne de régulation 3 Voies ou 2 Voies, l'émetteur, que ce soit un terminal ou une centrale d'air, est toujours irrigué par un débit variable

Avec le débit constant, la température de retour (courbe en bleu) varie de 80°C quand la régulation n'est pas en demande, vanne fermée, à 60°C, delta Ta maximum, vanne ouverte, peine demande de la régulation.

A l'inverse, avec le débit variable, c'est le delta T qui varie fortement pour obtenir des retours d'eau de chauffage de 60°C jusqu'à 20°C, soit un delta t de 40°C. Ces températures de retour étant plus propices à des économies d'énergie – générateur à condensation, moins de pertes en ligne, moins de consommations électriques de pompages, …

Les avantages du débit variable

• Consommation réduite des pompes
• Compatibilité entre débit de production et débit de distribution
• Facilité à travailler avec un facteur de diversité
• Optimisation de la température de retour

Les contraintes du débit variable

• Autorité variable des vannes de régulation
• Nécessité d'assurer un débit minimal

En général avec une installation à débit variable, la pression différentielle disponible delta H n'est pas constante ; elle change constamment du fait du travail des différentes vannes de régulations de l'installation.
Quand les vannes de régulation commencent à se fermer,

• le débit des circuits diminue,
• cela diminue les pertes de charge en amont,
• provoquant une augmentation de delta H,
• et donc une plus grande pression différentielle sur la vanne de régulation !

La déformation de la caractéristique de la vanne de régulation est encore plus importante et il faut donc compenser ce phénomène par une stabilisation de la pression différentielle
De même, si seule la distribution principale avec la pompe principale était à débit variable, alors les derniers émetteurs pourraient ne pas être irrigués avec suffisamment de débit alors qu'ils seraient en totale demande de chauffage. Ils ne seraient en fait pas « reconnus » ; sauf si l'on dispose d'une régulation de pression différentielle.

La vanne d'équilibrage sert toujours et son réglage s'effectue à débit maximum, vannes de régulation ouvertes, pleine demande de chauffage. Ce régime à 100% n'existe que quelques jours par an. Dans tous les autres cas et autres jours, nous sommes dans des cas « transitoires » et les émetteurs sont tous en train de réguler et nécessitent individuellement des débits différents.

A retenir :
« Equilibrer + Stabiliser la pression différentielle »
sont 2 obligations techniques avec une installation à DEBIT VARIABLE
pour une maîtrise parfaite des débits et des consommations d'énergie

Déjà pour les installations de chauffage et de climatisation à débit constant, la mise en place des organes d'équilibrages n'était pas toujours judicieuse ; avec le débit variable, il faudra sélectionner et mettre en œuvre non seulement des organes d'équilibrage pour régler l'installation hydraulique en débits maxi , mais également des régulateurs de pressions différentielles qui puissent apporter leur action compensatrice en régimes intermédiaires, soit 90% du temps !!

Dans les installations peu maitrisées hydrauliquement, nous trouvons en effet :

• Bon nombre d'organes d'équilibrages à de mauvais emplacements
  
  
• Une sélection hasardeuse ou pas de sélection du tout des organes d'équilibrage et des vannes de régulation
  
  
• Un surdimensionnement des vannes d'équilibrage et des vannes de régulations qui perdent ainsi leur « autorité », et qui régulent donc très mal
  
  
• Des types de vannes non adaptées au faible débit
  
  
• Des technologies d'équilibrage qui ne correspondent pas à l'application (régulateur de pression différentielle, régulateur de débit, vanne de régulation indépendante de la pression,…)
  
  
• Des réglages non effectués ou sans méthode

Il est indéniable que la variation de débit permet de faire chuter la consommation des auxiliaires et contribuera à l'obtention d'installations de chauffage et de climatisation du niveau basse consommation. Le débit variable est une multitude de scénarios différents depuis le plus petit émetteur jusqu'au circulateur principal. Scénario qui doit apporter son lot d'économies d'énergie mais aussi avant tout de confort. Il n'est pas question que des antennes de distribution ne soient pas assez irriguées alors qu'elles sont en demande !!
L'équilibrage hydraulique est dans tous les cas obligatoire pour obtenir les bons débits maximum à pleine charge. En parallèle, il faudra les disposer judicieusement au niveau des colonnes et des terminaux de régulateurs de pression différentielle.

Fait par Eric BERNADOU
Directeur marketing Europe de l'ouest.
Eric BERNADOU est spécialiste de solutions technique d'équilibrage. Après un parcours de formateur et de directeur commercial, il opère désormais à l'échelle européenne comme cadre dirigeant de la société TA.
www.tourandersson.com/fr

→ Télécharger la présentation en PDF de la conférence d'Eric BERNADOU

Points clefs de conception et fonctionnement des installations de production de chaleur