Vase d'expansion et maîtrise de la corrosion

Justement dimensionné et installé, le vase d'expansion préserve l'installation et les économies d'énergie dans le temps

Juin 2013

PROBLEMES D'AIR DANS LES INSTALLATIONS DE CHAUFFAGE ET DE CLIMATISATION
FAQ
ASPECTS REGLEMENTAIRES
REGLES ET OUTILS DE CONCEPTION ET DE REALISATION

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) – (T + 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)

T : Pression initiale, obligatoirement supérieure à la pression minimale TPO de + 0.3 bar , soit T = 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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