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PROBLEMES D'AIR DANS LES INSTALLATIONS DE CHAUFFAGE ET DE CLIMATISATION
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Méthode de calcul d'un vase d'expansion
1. Calculez le volume d'eau de votre installation !
Le choix du vase d'expansion est d'abord fonction du volume d'eau de l'installation. Comme celui-ci est très difficile à calculer, une méthode approximative existe en fonction de la puissance générateur.
vA env. volume en eau* des installations de chauffage par rapport à la performance de la surface de chauffe installée Q
|
tmax | tR |
°C |
90/70 |
80/60 |
70/55 |
70/50 |
60/40 |
50/40 |
40/30 |
|
Radiateurs fonte |
vA litre/kW | 14,0 | 16,5 | 20,1 | 20,6 | 27,9 | 36,6 | - |
|
Radiateurs panneaux acier |
vA litre/kW | 9,0 | 10,1 | 12,1 | 11,9 | 15,1 | 20,1 | - |
|
Convecteurs |
vA litre/kW | 6,5 | 7,0 | 8,4 | 7,9 | 9,6 | 13,4 | - |
|
Batteries |
vA litre/kW | 5,8 | 6,1 | 7,2 | 6,6 | 7,6 | 10,8 | - |
|
Chauffage au sol |
vA litre/kW | 9,2 | 10,3 | 11,8 | 11,9 | 14,7 | 18,0 | 26,8 |
* volume en eau = générateurs + tuyauteries + émetteurs
| VA Volume en eau de l'installation : | VA = vA x Q |
vA coefficient de contenance en eau spécifique, tableau ci-dessus ; Q puissance installée
2. Attention à la dilatation de l'eau !
Le réchauffage de l'eau conduit à une augmentation de son volume. De même pour une installation de climatisation, le passage d'une température de fonctionnement de 12°C par exemple à 30°C (installation à l'arrêt ou en maintenance) conduit à un coefficient d'expansion.
A noter que pour les installations solaires, on doit tenir compte de températures supérieures à 100°C et d'une quantité de fluide qui peut vaporiser !
Le coefficient d'expansion et pD pression d'évaporation
|
t (TAZ,tmax,tR,tmin) | °C |
-34 |
-28 |
-20 |
-10 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
105 |
110 |
| e | 0% glycol = 0 °C | - | - | - | - | 0,0074 | 0,0118 | 0,0168 | 0,0224 | 0,0287 | 0,0356 | 0,0432 | 0,0472 | 0,0514 |
| pD | bar | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,2 | 0,4 |
| e | 40% glycol = -24 °C | - | - | - | - | 0,0239 | 0,0300 | 0,0364 | 0,0431 | 0,0502 | 0,0576 | 0,0653 | 0,0693 | 0,0734 |
| pD | bar | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,2 |
| Δe inst.de refroidissement t<5 °C | 0,0110 | 0,0086 | 0,0049 | 0,0014 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Δe inst. de chauffage tR > 70 °C | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,0069 | 0,0143 | 0,0221 | 0,0262 | 0,0304 |
| VE Volume d'expansion : | Ve = e x VA + 1,1 VK |
e coefficient d'expansion pour tmax, tableau ci-dessus ; VK contenance des capteurs solaires
On prendra en compte en plus d'un volume de réserve : Vv = 0,5% de VA avec un minimum de 3 litres.
3. Le volume du vase se détermine par la formule suivante ! Capacité du vase en litres =
| Vnet = Ve + Vv |
 |
| 0,9.(pression de tarage de la soupape +1) - (pression initiale +1) / 0,9.(pression de tarage de la soupape +1) |
Soit :
| Capacité du vase ou volume nominal VN : (selon EN 12828) |
VN = (Ve + Vv) / ((0,9.PSV + 1) – (TΛ + 1)) / (0,9.PSV + 1) |
Avec
PSV : Pression de tarage soupape de sécurité (pression de service de la chaudière donnée par le fournisseur)
HST : Hauteur Statique de l'installation du point le plus haut au raccordement du vase d'expansion
TPO : Pression minimale. Elle est définie par la HST (hauteur statique) et la pD (pression d'évaporation, cas d'installations solaires par exemple)
TΛ : Pression initiale, obligatoirement supérieure à la pression minimale TPO de + 0.3 bar , soit TΛ = HST / 10 + 0,3 + pD
4. Exemple concret !
Soit une installation de chauffage central avec une chaudière de 150 kW avec un réseau de radiateurs aciers fonctionnant à une régime de référence d'eau de 60 / 80°C.
Entre le vase en chaufferie et le dernier radiateur, la hauteur étant de 10 mètres.
1. Calcul du volume d'eau de l'installation « VA » : 150 kW x 9 litres/kW = 1350 litres
2. Calcul du coefficient d'expansion « e » avec température maxi de 80°C : 0.0287
3. Calcul de la capacité du vase et du volume du vase VN
PSV : pression de tarage de la soupape moins 10%, soit 4 bars - 0,4 bar= 3,6 bars
Pa : pression initiale = 10 mètres (soit 1 bar) + 0.3 bar = 1.3 bar
| Volume à absorber ou volume d'expansion = 1350 x 0.0287 = 38.8 litres + le volume de réserve = 0,5 % de VA = 6,5 litres soit un Vnet de 45,3 litres |
|
| Capacité vase d'expansion = | 45,3 / ((3,6 + 1) – (1.3+1)) / (3,6 + 1) |
| 45,3 / ((4,6 - 2,3) / 4,6) = 45,3 / 0.50 | |
| = 90,6 litres | |
On choisira donc un vase de Volume Nominal VN = 140 litres avec une pression supérieure à 4 bars.
Soit une référence SU 140.6 de Pneumatex.
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