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Équilibrage automatique chauffage, conditions du succès

Par Patrick Delpech - Ingénieur ENSAIS – Formateur au GMTI94 - GEFEN

Après avoir présenté le fonctionnement et les domaines d’utilisation des principaux types de robinets d’équilibrage dynamique, le dossier développe les conditions dans lesquelles leur déploiement pourra être un succès.

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Une révolution technique dans l’équilibrage hydraulique ?

Dans le CFP n°771 d’octobre 2013, on pouvait lire : « Il est advenu une révolution technique sur la chaine du réglage hydraulique. Sans échéance réglementaire particulière, sans directive européenne contraignante, les industriels fabricants de vannes hydrauliques ont pourtant fortement améliorés les services rendus par leurs produits destinés aux circuits à débit variable ».

On ne peut effectivement que se réjouir de cette innovation et espérer que ce virage technologique sera, pour les circuits à débit variable, équivalent à l’apparition il y a une trentaine d’années des robinetteries volumétriques (qui permettent la mesure des débits), pour les circuits à débit constant.

Pour cela, il faut parier sur le réglage effectif de ces nouveaux robinets et le bon comportement dans la durée de leur dispositif de mesure et de réglage de l’écart de pression sur lequel leur fonctionnement repose. Ce dernier point passera sans doute par une grande vigilance sur la qualité de l’eau dans nos circuits de chauffage, comme cela est d’ailleurs nécessaire à la durabilité de l’ensemble de l’installation.

Au-delà, il ne faudra pas que l’on retombe dans les difficultés que connurent bien malgré eux les fabricants de robinets volumétriques. En effet, malgré tous leurs efforts en termes de communication et de formation, une part très importante de robinets volumétriques, de 30 à 50% selon les sources, ont été installés non réglés ou du moins très sommairement, ce qui fut à l’origine d’une mauvaise image de ce secteur professionnel.

Avec cette nouvelle génération de robinets, ce risque est à nouveau important sur les installations à débit variable car, parfois dits « automatiques », ils pourraient laisser penser qu’il n’est pas nécessaire de les régler.

Après avoir présenté les principales technologies de robinets dynamiques et précisé leurs domaines d’utilisation, nous reviendrons sur les conditions nécessaires à leur bon réglage initial.

On peut principalement distinguer deux types de robinets d’équilibrage dynamique.

  • Les robinets d’équilibrage et de maintien de pression différentielle
  • Les robinets d’équilibrage dynamique et de régulation
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Les robinets d’équilibrage et de maintien de pression différentielle


Figure n°1 : Robinets d’équilibrage et de maintien de pression différentielle - Source IMI Hydronic

A l’origine de ces vannes, on trouve ce que l’on appelle les « soupapes différentielles » dont l’installation était, avant l’apparition des circulateurs à vitesse variable, bien connue pour les circuits à débit variable équipés de robinets thermostatiques (Rth), pour en aider au bon fonctionnement et protéger le circulateur à vitesse constante.

Or, à l’origine d’un bon débit équilibré, il y a toujours le réglage indirect d’un écart de pression et le maintien constant de cet écart est dans certaines conditions une garantie de stabilité de la circulation.

Il en a découlé la recherche d’un dispositif à même d’assurer à la fois l’équilibrage et le maintien constant de l’écart de pression (DP) en tête de chaque antenne à équilibrer.

Pour cela, il est apparu des robinets d’équilibrage dynamique et de maintien de pression différentielle à installer en série avec l’antenne, et non plus en bipasse comme les anciennes soupapes, et bien différents de ces dernières qui n’avaient pas vocation à la précision.


Figure n°2 : Robinets thermostatiques et robinets d’équilibrage et de maintien de pression différentielle - Source Danfoss
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Le bon comportement des robinets d’équilibrage et de maintien de pression différentielle

Le fonctionnement des robinets d’équilibrage et de maintien de pression différentielle est simple à comprendre.

Si sur un circuit de distribution à débit variable, par exemple de type « chandelles » et comportant une succession de colonnes, les robinets thermostatiques (ou d’une façon générale les vannes de régulation 2 voies) de quelques colonnes se « ferment », l’écart de pression (DP) d’alimentation aux bornes des autres colonnes augmente.

En effet, même avec une réduction automatique de la vitesse de la pompe, la Hmt fournie restera supérieure au strict besoin nécessaire. Cet excès de Hmt ne sera pas « brulé » par les pertes de charge (PdC) de la distribution en alimentation des colonnes, puisque le débit y sera en diminution de par la fermeture de certains robinets thermostatiques (Rth).

Il en découlera donc une augmentation du DP au pied des colonnes dont les Rth ne se seront pas « fermés ».
Sans robinet en contrôle de leur pression différentielle d’alimentation, ces colonnes verront leur débit augmenter aussi longtemps que leurs propres Rth n’auront pas à leur tour réagi.

Dans cette situation (fermeture des Rth de quelques colonnes), les robinets d’équilibrage et de maintien de la pression différentielle installés en pied de colonne constateront donc une augmentation des écarts de pression d’alimentation et en conséquence se « fermeront » pour le maintenir constant.

Ainsi l’écart de pression aux bornes des colonnes dont les Rth ne se sont pas « fermés » n’augmentera pas et l’on évitera donc que la « fermeture » des Rth de certaines colonnes n’entraine l’augmentation du débit dans les autres colonnes.


Figure n°3 : Robinets d’équilibrage et de maintien de pression différentielle - Source Oventrop

Une autre situation est à étudier à l’intérieur même de chaque colonne.

Si une partie des Rth des émetteurs d’une colonne se « ferment », son débit se réduira et par voie de conséquence également les PdC de son robinet d’équilibrage (s’il est de modèle statique).
Ce dernier remplira alors de moins en moins son rôle et l’écart de pression disponible au pied de la colonne s’appliquera de plus en plus sans réduction, aux bornes des radiateurs dont les Rth ne se seront pas fermés. En conséquence, ils verront leurs débits augmenter(*), ce qui n’était pas le bût de la fermeture des autres Rth… Dans cette situation, le robinet d’équilibrage et de maintien de la pression différentielle constatant l’augmentation de l’écart de pression, se « fermera » pour rétablir le DP contrôlé.

(*) Notons que cette évolution permettait aux anciennes distributions déséquilibrées équipées de Rth de corriger automatiquement une partie de leur défaut.
En effet, lorsque les Rth des colonnes hydrauliquement favorisées se « ferment », l’augmentation de DP profite aux émetteurs ou aux antennes hydrauliquement défavorisées.
Cet « auto-équilibrage » utile aux distributions déséquilibrées condamne d’ailleurs nombre de pompes à vitesse variable à rester réglées en vitesse fixe, car l’augmentation de leur Hmt est nécessaire à la meilleure irrigation des zones mal irriguées (dès lors que les zones favorisées se trouvent « rassasiées » et que leurs Rth se « ferment »).

On pourra sur le sujet consulter l’Eformation Xpair-ADEGEB, rubrique "Pompes à vitesse variable".

On constate donc que les robinets d’équilibrage et de maintien de la pression différentielle d’alimentation des antennes à équilibrer réagissent de façon logique sur les circuits à débit variable, qu’il s’agisse de la « fermeture » de Rth (ou autres vannes de régulation 2 voies) dans les autres colonnes, ou de la « fermeture » de Rth au sein même de l’antenne étudiée.

Nous verrons que cela ne sera pas le cas pour l’autre catégorie de robinet d’équilibrage dynamique que nous allons maintenant étudier, et dont la vocation technique n’est pas tout à fait la même.

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Les robinets d’équilibrage dynamique et de régulation

Une 2ème catégorie de robinets est utilisée pour l’équilibrage dynamique des circuits à débit variable.
A la différence des précédents, ils ne contrôlent pas (en règle générale) la pression différentielle entrée/sortie des antennes, mais leur propre écart de pression d’alimentation.
En d’autres termes, ces robinets contrôlent et maintiennent leur propre perte de charge (PdC).

Ces robinets sont par ailleurs motorisables et alors capables d’assurer une fonction supplémentaire de régulation en complément de leur fonction d’équilibrage dynamique. Nous verrons alors qu’en mode régulation leur comportement hydraulique sera bien préférable à celui d’une vanne traditionnelle de régulation 2 voies.
A l’origine, c’est d’ailleurs pour cette fonction d’amélioration du fonctionnement des vannes de régulation 2 voies qu’ils ont été conçus, avec en prime le traitement dynamique de l’équilibrage.


Figure n°4 : Robinets d’équilibrage Oventrop et IMI Hydronic non équipés de motorisation pour la régulation



Figure n°5 : Robinets d’équilibrage Oventrop et IMI Hydronic équipés de motorisation pour la régulation
Source Eformation Xpair- ADEGEB
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Comportement des robinets d’équilibrage dynamique et de régulation

Les fabricants expliquent clairement le fonctionnement des robinets d’équilibrage, de régulation et de contrôle de DP (autour d’eux même) en considérant ces 3 fonctions réalisées en série, telles que symbolisées ci-dessous.


Figure n°6 : Principe de fonctionnement des robinets d’équilibrage dynamique et de régulation - Source Comap Bollorex

Comme déjà indiqué, la première vocation de ces nouveaux robinets d’équilibrage est de se substituer aux anciens robinets de régulation dont nous allons commencer par rappeler la difficulté de fonctionnement hydraulique.

En effet, sur une installation équipée d’un robinet d’équilibrage statique comme symbolisé ci-dessous, pour un écart de pression d’alimentation A/B donné, lorsque le robinet de régulation 2 voies « se ferme », la PdC sur le robinet d’équilibrage se réduit très vite en proportion quadratique de la réduction du débit.

Dès lors, l’écart de pression d’alimentation A/B s’applique progressivement de plus en plus aux bornes du robinet de régulation et s’oppose à sa fermeture. Cela rend de ce fait très difficile son fonctionnement à faible ouverture, avec des risques acoustiques et de « pompage ».


Figure n°7 : Installation standard d’équilibrage et de régulation

Sur la même installation, symbolisée ci-dessous, équipée d’un robinet d’équilibrage dynamique, il faut comprendre que lorsque le robinet se ferme sur demande de sa « fonction régulation », la chute de PdC sur « sa fonction équilibrage statique » se trouve compensée par la fermeture de la 3ème fonction de « maintien de pression » (équilibrage dynamique).

Ainsi, l’écart de pression autour de « la vanne de régulation » reste constant et rien ne s’oppose à sa fermeture demandée par la « fonction régulation ».


Figure n°8 : Installation d’équilibrage dynamique et de régulation

Ces intéressants robinets ont donc vocation à être installés sur chaque émetteur à réguler par variation de leur débit d’irrigation par V2V.

Sur les grandes distributions, leur fonctionnement sera favorisé par l’installation, en tête des principales antennes, de robinets d’équilibrage et de maintien de pression différentielle d’alimentation. On dira alors que ces robinets complémentaires sont de 2ème niveau d’équilibrage.
Nous reviendrons plus loin sur cette très importante notion de 2ème niveau d’équilibrage.


Figure n°9 : Robinets d’équilibrage dynamique et de régulation, complétés par des robinets d’équilibrage dynamique et de maintien de pression différentielle - Source Eformation Xpair - ADEGEB
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Mais attention danger !

Les robinets d’équilibrage dynamique et de régulation ont pour vocation à équiper chaque émetteur nécessitant une régulation par vanne 2 voies.

Mais, non motorisés, sans utilisation de leur fonction régulation, les robinets d’équilibrage dynamique en contrôle de leur propre pression différentielle d’alimentation peuvent-ils être utilisés pour leur seule fonction d’équilibrage dynamique :

  • A la place des robinets d’équilibrage dynamique et de maintien de pression différentielle, à l’entrée des antennes d’alimentation de plusieurs émetteurs, eux-mêmes régulés par vannes de régulation 2 voies, telles que des robinets thermostatiques ?

  • En remplacement de robinets d’équilibrage statique, à l’entrée des antennes d’alimentation de plusieurs émetteurs, tels que des radiateurs, équipés de robinets manuels ?

Nous allons voir que cette utilisation n’est pas logique et les fabricants ne la prévoient d’ailleurs pas.


Figure n°10 : Robinets d’équilibrage dynamique et de régulation en substitution de robinets d’équilibrage dynamique et de maintien de pression sur des distributions équipées de robinets thermostatiques.



Figure n°10-2 : Robinets d’équilibrage dynamique et de régulation en remplacement de robinets d’équilibrage statiques sur des distributions équipées de robinets manuels

Mais la tentation est grande et mieux vaut bien comprendre le fonctionnement de ces robinets d’équilibrage dynamique et de régulation lorsqu’installés dans cette situation, sans leur fonction régulation.

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Comportement des robinets d’équilibrage dynamique et de régulation en amont de robinets thermostatiques

Etudions le comportement des robinets d’équilibrage dynamique et de régulation, utilisés sans leur « fonction régulation » et installés en amont de V2V de régulation ou de robinets thermostatiques, par exemple sur les colonnes d’une distribution en chandelle.

Etudions pour commencer ce qui se passe sur une colonne lorsque les V2V installées sur d’autres antennes se « ferment ».
Comme nous l’avons vu précédemment, si les robinets thermostatiques de certaines colonnes se « ferment », l’écart de pression aux bornes des autres colonnes augmente et par voie de conséquence leur débit également.

Dans ces conditions, pour un robinet en contrôle de son propre DP situé sur une colonne dont les Rth ne se sont pas fermés, le débit augmentant, les PdC sur le robinet d’équilibrage augmentent, et la fonction « maintien de pression » demande le bridage pour rétablir la PdC et donc l’écart de pression sur le robinet, ce qui limite l’augmentation de débit.
Le fonctionnement du robinet est alors tout à fait logique.

Mais, si l’on étudie le comportement du robinet lorsque certaines V2V ou Rth de l’antenne sur laquelle il est installé se ferment, les choses se gâtent.

En effet, si une partie des Rth de l’antenne elle-même se ferment, le débit de la colonne diminue et les PdC du robinet diminuent. Dès lors, la fonction « maintien de pression », constatant la réduction de l’écart de pression autour du robinet essaye de le rétablir en demandant son ouverture (car elle effectue la correcte interprétation d’une réduction du débit). Mais dans ce cas, la réduction de débit était souhaitée et due à la fermeture de quelques Rth !

En s’ouvrant le robinet d’équilibrage dynamique ne fait alors qu’augmenter l’écart de pression aux bornes des Rth qui essayaient de se fermer et le débit dans d’autres émetteurs qui ne demandaient rien.

Le fonctionnement du robinet d’équilibrage dynamique est ainsi illogique et plus mauvais que ne serait celui d’un simple robinet d’équilibrage statique, car il participe à l’augmentation de l’écart de pression aux bornes des émetteurs, alors que l’on souhaitait le réduire pour éviter notamment l’augmentation du débit dans les émetteurs dont les Rth ne se sont pas fermés.

Ce type d’installation n’est donc pas à prévoir.

Etudions maintenant leur installation sur des circuits équipés de robinets manuels en entrée des émetteurs, tels que des radiateurs.

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Risque d’utilisation des robinets d’équilibrage dynamique et de régulation en amont de robinets manuels

Ces installations sont considérée être à débit constant, mais en réalité le même problème que celui étudié au § précédent interviendra lorsque des usagers fermeront leurs robinets manuels, par exemple lors d’une absence prolongée.

Nous avons vu au précédent § que dans cette situation, l’écart de pression au pied de la ou des colonnes concernées augmente, et qu’au lieu de se fermer leurs robinets d’équilibrage dynamique et de régulation s’ouvrent. Ils participent alors à l’augmentation de pression différentielle et donc de débit sur les autres émetteurs de ces colonnes.

En conséquence, mieux vaut sur ces distributions équipées de robinets manuels conserver les robinets d’équilibrage statiques ou, installer des robinets d’équilibrage dynamique en maintien de pression différentielle, quoique ceux-ci soient alors peu utiles sur des distributions pour l’essentiel à débit constant.

Etudions d’ailleurs maintenant à ce sujet, l’intérêt d’installer des robinets d’équilibrage dynamiques sur des antennes à débit constant.

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Utilisation des robinets d’équilibrage dynamique et de régulation sans leur fonction régulation sur les circuits à débit constant

D’une façon générale les robinets d’équilibrage dynamiques ont vocation à être installés sur les circuits comportant des vannes de régulation 2 voies et donc à débit variable.

L’installation de robinets d’équilibrage dynamique et de régulation est cependant indiquée par les fabricants sur des antennes à débit constant, notamment dans le cas d’antennes de distribution de type monotube dérivé et équipées de robinets spécifiques à ce type d’installation (figure n°11 ci-dessous) ou d’alimentation de batteries régulées par V3V, elles-mêmes alimentées par un débit constant (figure n°12 ci-dessous).


Figure n°11 : Robinet d’équilibrage dynamique en contrôle de pression sur lui-même en maintien du débit d’une boucle monotube - Source Oventrop



Figure n°12 : Robinet d’équilibrage dynamique en contrôle de pression sur lui-même et en maintien du débit d’alimentation de batteries régulées par V3V - Source Danfoss

On pourrait s’interroger sur l’intérêt d’une telle installation puisque, sans aucune variation de débit, les services rendus par les robinets d’équilibrage dynamiques ne seraient dans cette situation guère différents de ceux apportés par les robinets d’équilibrage statique.

En fait, il existe de nombreuses installations mixtes (comportant des antennes à débit constant et des antennes à débit variable) et, sur les antennes dont le débit est certainement constant il est alors utile d’installer des robinets d’équilibrage dynamique et de régulation sans leur fonction régulation.

Ainsi, sur ce type d’installation, les robinets d’équilibrage dynamique et de régulation empêcheront le débit d’augmenter dans les antennes « à débit constant » lorsque le débit des antennes à débit variable se réduira du fait de la fermeture des V2V qui les équipent.

On pourra alors aboutir à des installations mixtes de type :


Figure n°11bis : Installation avec antennes à débit variable et antennes à débit constant équipées de robinets d’équilibrage dynamique correctement installés - Source Oventrop



Figure n°12bis : Installation avec antennes à débit variable et antennes à débit constant équipées de robinets d’équilibrage dynamique correctement installés - Source Oventrop

Remarque : sur les distributions à débit variable, il très utile d’installer en extrémité de distribution ou d’antennes quelques émetteurs alimentés à débit constant.
En effet un problème majeur posé par les circuits de chauffage à débit variable est le refroidissement de l’eau en cours de distribution à faible demande, car les chutes de température augmentent avec la réduction de la vitesse de l’eau distribuée.
Il en est de même sur les distributions d’eau glacée avec cette fois-ci un réchauffage de l’eau en cours de distribution.
En maintenant constant le débit dans les extrémités du circuit, on aide alors au maintien de la température de l’eau distribuée.

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Les robinets thermostatiques dynamiques

Comme nous venons de le voir, les robinets d’équilibrage dynamique et de régulation ont pour vocation à équiper chaque émetteur nécessitant une régulation par vanne 2 voies.

Le robinet thermostatique est la V2V de régulation la plus répandue. Danfoss, acteur majeur du secteur, vient donc naturellement d’inventer les premiers robinets thermostatiques hydrauliquement dynamiques.


Figure n°13 : Robinets thermostatique dynamique - Source Danfoss

Seul risque de cette brillante innovation, qu’on en déduise qu’il n’est plus nécessaire d’installer un 2ème, voire un 3ème niveau d’équilibrage.


Figure n°14 : Les niveaux d’équilibrage

Cette élimination des niveaux supérieurs d’équilibrage a par le passé déjà fait des ravages, car il s’est longtemps dit que les robinets thermostatiques pourraient s’y substituer, du moins sur les petites et moyennes distributions.

En fait, sans parler des têtes mal réglées par les usagers et des problèmes d’ouverture des Rth en périodes de remises en régime, c’était sans intégrer que lorsque l’équilibrage est uniquement réalisé sur les émetteurs, il se trouve en réalité sur la plupart des circuits de chauffage collectif inaccessible. Or la première fonction du 2ème niveau d’équilibrage est de pouvoir ajuster l’équilibrage au cours de la vie de l’installation, sur des robinets accessibles, installés en gaines techniques ou en sous-sol.

On pourra rétorquer que la nouvelle génération de Rth est plus performante que l’ancienne, et que certains modèles disposent d’une limitation de débit à l’ouverture réglable.
Ce sera alors faire un pari incertain sur la durée de vie des régulations terminales par vanne 2 voies et supposer que leur remplacement ultérieur sera effectué par des modèles adéquats dont on retrouvera alors la bonne valeur de réglage de la limite de débit à l’ouverture.

Quelle qu’en soit la technologie, pour protéger l’avenir, conservons donc précieusement les niveaux d’équilibrage supérieurs, veillons à ce qu’ils soient effectivement correctement réglés, et surtout bien installés pour qu’ils restent accessibles lorsque les bâtiments seront occupés.


Reste enfin à lister les conditions dans lesquelles ces nouvelles générations de robinet d’équilibrage dynamiques connaitront, sur les circuits à débit variable, le succès de la précédente génération sur les circuits à débit constant.

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Equilibrage dynamique en chauffage, les conditions du succès

Comme indiqué en introduction du dossier, les robinets d’équilibrage dynamique devront évidemment disposer d’une bonne durabilité de leur dispositif de mesure et de contrôle de leur écart de pression. Ceci passera sans doute par une grande vigilance sur la qualité de l’eau dans nos circuits de chauffage, comme cela est d’ailleurs également nécessaire à l’ensemble de l’installation.

Dans cette hypothèse, et celle de l’installation de modèles appropriés, intéressons-nous surtout à notre capacité à déterminer les données qui seront nécessaires à leur bon réglage initial.

Sur les installations neuves, ces données nominales de DP, de débit ou de températures de retour à régler seront normalement disponibles, puisque venant d’être calculées ou définies.

L’enjeu porte en fait sur nos possibilités de déterminer correctement ces éléments sur les installations existantes, secteur énergétique et économique autrement plus important que celui de la construction neuve.

En effet, dans un vieux pays comme le nôtre, le gros de la consommation nationale s’effectue et s’effectuera sans doute encore longtemps sur le parc des circuits de chauffage collectifs réalisés au siècle dernier et particulièrement entre 1950 et 1980.

Or, il ne faut pas se faire d’illusion sur la disponibilité des archives sur ces anciennes distributions.
On pourrait évoquer 3 situations :

  • pour les installations d’avant 1960, il ne reste en général rien,
  • pour les installations de 1960 à 1980, les archives papiers sont le plus souvent enfouies et oubliées au fond de quelques armoires,
  • pour les installations de 1980 à 2000, on sera confronté à des disquettes ou autres standards informatiques périmés.


Dans ces conditions, pour déterminer par exemple les débits à régler, il reste :

  • 1/ A estimer les puissances à fournir par chaque émetteur type présent dans le bâtiment à traiter et pour tous les émetteurs particuliers installés sous terrasse, contre pignon ou au RdC.

  • 2/ A déterminer les émetteurs correspondant à chacune des colonnes ou autres antennes à régler

Pour la détermination des puissances à fournir par chaque émetteur installé, nous disposons aujourd’hui d’outils puissants pour autant, sans parler des débits d’aération, que l’on puisse correctement leur affecter les volumes chauffés qui leurs correspondent et la véritable nature des parois. Et là est bien la difficulté.

Sur un projet important récent, en vue d’une rénovation, un maitre d’ouvrage a fait calculer les déperditions et également mesurer la puissance réelle des émetteurs installés, car il n’avait pas été effectué sur la résidence de précédentes réhabilitations, ni constaté d’insuffisance ou d’excès de puissances installées.

On a pu alors constater, entre les puissances estimées et les puissances installées, des écarts allant jusqu’à 47% !

Sans précédentes rénovations ni problèmes de puissances initialement installées sur cette résidence, on peut sans doute en conclure combien il est difficile d’estimer les déperditions des anciennes constructions. Il est notamment très difficile de pouvoir correctement réaffecter aux émetteurs installés (et donc à chacune des colonnes à régler) les déperditions de certains locaux telles que celles des circulations de logements et autres débarras, souvent situés au contact de locaux non chauffés.

Enfin, « au pied » de colonnes de même diamètre, déterminer les émetteurs qu’elles alimentent réellement relève d’un jeu de piste qui se termine souvent par le réglage de débits très hypothétiques. Or, il suffira seulement de quelques colonnes mal alimentées pour qu’il soit nécessaire de chauffer généreusement tout le reste du bâtiment.


Une solution récente permet de résoudre ces 2 difficultés.

Elle consiste à effectuer l’équilibrage par uniformisation des températures de retour(*) des antennes comme l’effectue la société MAPSEC (**) pour le compte de plusieurs grandes sociétés d’exploitation (Dalkia, Cofely-Soccram, Idex, etc.).

(*) Si la distribution hydraulique le permet, il est tout à fait possible de procéder à des réglages de températures diversifiées pour tenir compte d’opérations de réhabilitations hétérogènes.
(**) MAPSEC, 80 rue de Paris 93100 Montreuil Tél : 01 48 59 06 05


En effet, pour une température de départ stabilisée, les températures de retour mesurées sur les colonnes en saison de chauffe sont en complète cohérence avec les puissances réellement installées et les débits en circulation.

De plus, la méthode permet de prendre en compte les pertes en lignes (chutes de température de l’eau au fil de la distribution) importantes sur les anciennes distributions collectives, et également de prendre partiellement en compte les éventuelles surchauffes dues à des erreurs de dimensionnement, car ces surchauffes influent aussi à la hausse les températures de retour d’eau mesurées.


Figure n°17 : Extrait d’un rapport d’équilibrage par uniformisation des températures de retour - Source Idex

Plus de 80 000 logements, ont déjà été traités avec succès selon cette procédure dite « méthode EQUILOG », y compris sur des robinets d’équilibrage dynamiques et, l’absence de contre-performances permet de constater que sur les grandes installations les émetteurs installés ont été raisonnablement bien dimensionnés.

De même, on constate que sur les bâtiments ayant fait l’objet de rénovations thermiques homogènes (remplacement de l’ensemble des ouvrants, isolation de toutes les parois verticales extérieures), l’équilibrage initial ou postérieur réalisé selon cette méthodologie suffit, et que l’ajustement de la puissance de chauffage peut alors s’effectuer par simple réglage de la loi de chauffe.

On pourra sur Xpair consulter un exemple typique de réalisation :

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Conclusions

L’abaissement de la consommation énergétique de notre parc de chauffages collectifs existants repose sur l’isolation, le bon réglage des combustions, de la régulation et de l’équilibrage.

Malgré son influence majeure sur le réglage de la régulation et le rendement des chaudières à condensation (et des cogénérations), le dernier poste était jusqu’à présent le maillon faible.

Mes 40 années de travail dans le secteur professionnel me permettent de constater qu’après une très longue pause, jamais le problème n’a autant été d’actualité.

On peut faire confiance aux industriels pour concevoir des produits performants, c’est donc au secteur du réglage qu’il faut porter attention.

Pour cela, il faudra sans doute mieux distinguer les activités de désembouage (lorsque nécessaire) et celles d’installation de robinets d’équilibrage, de celle de leur réglage initial proprement dit.
En effet, quel que soit le type de robinet, il est tentant pour une entreprise d’installation ou de désembouage d’intégrer à sa proposition le poste de mise en service sans toujours être à même de pouvoir en définir tous les paramètres.

Evidemment on peut imaginer qu’une même société puisse répondre à l’ensemble d’une opération de rééquilibrage, mais il faut alors qu’elle dispose d’équipes aux savoir-faire très différents, pratiques et théoriques.

Aussi, pour assister les maitres d’ouvrage en coordonnant ces opérations de rééquilibrage de la prescription à la réception, des bureaux d’étude ou des ingénieurs conseils spécialisés trouveront là une riche et utile activité, car dans le parc existant il n’est pas une opération qui ne présente quelque sérieuse difficulté particulière.

Enfin, il serait utile que de véritables formations de techniciens et d’ingénieurs spécialisés en thermo-hydraulique et équilibrage soient mises en place, car il s’agit d’une spécialité à part entière.



Par Patrick Delpech
Patrick Delpech est ingénieur ENSAIS et auteur de nombreux ouvrages et logiciels de génie climatique.
Il est formateur au GMTI94 - GEFEN (Greta des formations à l’énergie à ALFORTVILLE).
Il est également rédacteur sur l'e-formation Xpair- ADEGEB et pilote le comité de rédaction.



SOURCES ET LIENS



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Commentaires

  • lang
    29/10/2017

    Au lieu d avoir des régulateurs de pression et débit partout qui créent des perte de charge importante et donc consommation électrique supplémentaire ,nous avons des pompes toutes tailles avec variations vitesses pour réseaux principal et secondaire sur capteur température ...

  • stephane
    03/09/2015

    Nous avons donc 2 positions intéressantes de fabricants. Le problème évoqué est celui du maintien en ouverture des robinets d’équilibrage « automatiques » (PIBCV) dès que le débit baisse de par la fermeture des robinets thermostatiques (Rth), ce qui les amène en fait à se comporter comme des robinets d’équilibrage standard. De ce fait, IMI hydronic préconise plutôt l’installation de robinets d’équilibrage régulateurs de pression différentielle, car les robinets d’équilibrage automatiques restant en ouverture, la Hmt de la pompe finira par s’appliquer sur les Rth, capables alors de se réouvrir ou de devenir bruyants. De son coté, Oventrop suggère par pragmatisme leur installation seulement à partir d’une Hmt de pompe de 6 mCE (limite de fonctionnement des Rth), car les robinets régulateurs de pression différentielle sont plus difficiles à régler que les robinets d’équilibrage automatiques. Les 2 positions sont intéressantes, et le pragmatisme est effectivement une valeur importante dans le domaine de l’équilibrage. Néanmoins, il nous semble qu’il faut dissocier l’écart de pression différentielle max de fonctionnement des Rth (6 mCE ) de celle nécessaire à leur fonctionnement silencieux garantie sur certains modèles pour une pression différentielle maxi de l’ordre de 3 mCE. L’installation de robinets régulateurs de pression différentielle devrait donc plutôt être préconisée à partir d’une Hmt de l’ordre de 3 mCE pour des pompes à vitesse variable régulant en mode Hmt constante et surtout pour les pompes à vitesse constante car leur Hmt augmentera lorsque les Rth se fermeront (ce qui était autrefois utilisé pour forcer l’ouverture des soupapes de pression différentielles). Reste effectivement à ce qu’ils soient mieux réglés. NB : On pourra également compléter sa connaissance du sujet par la lecture d’un nouveau dossier sur Xpair, lien : http://conseils.xpair.com/consulter_parole_expert/tout-equilibrage-hydraulique.htm Stéphane Lefort Société MAPSEC

  • samuel
    25/08/2015

    Bonjour. En effet, en tant que spécialistes, nous savons aussi que le trop et l'ennemi du bien et qu'il faut savoir adapter la réponse technique à la situation, au chantier et au client. La nuance se porte ici sur l'application logement qui a mon sens ne requiert pas de régulateur de pression différentielle « par logement ». L’équilibrage automatique par logement apporte une réponse intermédiaire qui se veut pragmatique et répond à une problématique de mise au point récurrente et cela avec un cout maitrisé. Il faut distinguer deux problématiques ; L’équilibrage hydraulique (débit maximum). Le risque de nuisance sonore (phases de modulation). L’équilibrage automatique répond au premier point et cela est suffisant quand les hmt sont limitées. Quand la pression disponible s’avère dépasser un certain seuil, nous recommandons naturellement d’installer des régulateurs de dp de groupe pour éviter le point deux. Je vous invite à relire les échanges qui ont été mis en ligne. Nous n'affirmons pas que les régulateurs de dp soient inutiles. " Malgré tout, nous recommandons dans ce genre d’installation (type CIC à débit variable) de coupler des régulateurs de pression différentielle en pieds de colonne quand la Hmt globale du circulateur à pression constante est supérieur ou égale à 600mbar". Il est certain que nous préfèrerions voir toutes les installations calculées en détail pour savoir à quel endroit précis du réseau il devient nécessaire de faire poser un régulateur de DP, que ceux-ci soit parfaitement réglés et contrôlés. Mais notre expérience de fabricant nous force à constater que cela représente actuellement qu’une infime partie des chantiers typés “logements“. Nous privilégions/encourageons donc la pédagogie avec en complément une réponse technico-économique alternative pour rendre l’équilibrage plus « accessible ». Pour finir, nos échanges techniques par le biais de ce blog mettent bien en évidence que le régulateur de pression différentielle et un produit qui peut apparaître bien compliqué à nos clients. Le robinet thermostatiques auto équilibrants pourra surement apporter une réponse technique qui fera d’avantage consensus puisqu’il répondra au point un et deux dans la grande majorité des cas. Au plaisir d’échanger et de confronter les points de vue sur d’autres sujets. Bien cordialement. Samuel SONET. OVENTROP.

  • Patrick
    22/07/2015

    Merci Monsieur Basin de votre analyse. Je pencherais plutôt de votre côté selon les raisons développées d'ans mon article. Je note par ailleurs la multiplicité des appellations possibles pour les vannes automatiques. Je ferai probablement une synthèse des échanges en cours dans qq temps. Bien cordialement Patrick Delpech

  • denis
    17/07/2015

    Bonjour Messieurs, j'ai beaucoup apprécié votre échange et la démarche de la mise en ligne, bravo. J'aimerai apporter un commentaire sur l'installation de vannes automatiques (PIBCV, Régulateur de débit en l’occurrence) sur des réseaux à débit variable (logement équipé de robinets thermostatiques par exemple). Nos positions d'experts ou d'industriels spécialistes de l'hydraulique nous imposent de tenir un discours techniquement irréprochable. Même si force est de constater le développement de la pose de PIBCV en entrée de logement, nous ne pouvons éthiquement pas encourager cette pratique. Très cordialement Denis BAZIN IMI Hydronic Engineering

  • Patrick
    16/07/2015

    Mon message et celui de Christophe se complètent Selon le type de contrat les sociétés d exploitation sont plus ou moins concernées par la maitrise des consommations et bien naturellement gèrent leurs moyens en conséquence. Comme ces consommations reposent beaucoup sur elles il y a la une très importante piste économique et écologique a défricher.

  • Yann
    16/07/2015

    Bonjour Mr Delpech, Je vous remercie pour ce retour J'ai pris contact avec les exploitants et attends leur retour. Bien cordialement

  • Christophe
    16/07/2015

    Bonjour, j'ai la chance en tant que BE de travailler avec des entreprises qui me missionnnent pour des études d'EXE y compris pour leur projet de logement collectif que nous avons traités en CIC. J'ai donc effectué les calculs et les réglages des vannes sur site. Malheureusement dès qu'un pb arrive (ex un pb de chauffage du à un programme mis d'usine dans le thermostat d'ambiance prévu pour des logement vide la journée => travail) la sté de maintenance n'a trouvé pour seule solution que d'ouvrir les vannes en grand !. Après que nous ayons trouvé la vrai cause nous avons pu rétablir les réglages grâce au rapport d'équilibrage réalisé. La mission EXE est un point crucial.

  • Patrick
    10/07/2015

    Bonjour Yann Je me trouve ce mois ci éloigné de Paris avec des accès au Web limités. Ma réponse sera donc réduite. Je pense que sur ces 2 points équilibrage et suivi des consos les autorités doivent se rapprocher des entreprises d exploitation pour définir un carte simple profitable a ces sociétés et aux copropriétés. Je constate par exemple que Dalkia IdF a procédé a l équilibrage de dizaines de milliers de logements ces dernières années mais uniquement sur certains types de contrats. Pour moi c'est la piste a creuser car ces contrats correspondent aux installations les mieux gérées ce qui est au final profitable a tous. Cordialement Patrick

  • Yann
    08/07/2015

    Bonjour M. Delpech, En tant que conseiller à la rénovation énergétique des copropriétés, je suis convaincu du potentiel d'économie d'énergie par l'équilibrage des réseaux. De la même manière, je suis convaincu que la mesure et l'analyse des consommations d'énergies est un puissant outil de décision de travaux en copropriété, maitre d'ouvrage très particulier à convaincre. J'exerce actuellement mon activité de conseil pour le compte des collectivités locales (Conseil Régional et Communauté d'agglo notamment) ainsi que l'ADEME. J'aimerai étudier les possibilités de la mise en place d'une incitation financière à l'équilibrage des réseaux dans les copropriétés ainsi qu'à l'installation de système de suivi de consommation. Serait-il possible de solliciter votre avis pour savoir quelle forme devrait prendre cette incitation ainsi que les conditions techniques de la réussite de ces chantiers (afin d'éviter à nouveau de financer des travaux peu efficaces) ? Restant à votre disposition pour tout complément d'information, Bien cordialement

  • patrick
    03/07/2015

    Ci-dessous un intéressant échange technique sans langue de bois, ce qui est rare, publié avec l'accord des 2 parties! Bravo à Oventrop! Bonne lecture, l'auteur Patrick Delpech Mr Samuel Sonet (Oventrop) : Sinon concernant votre article, excellent travail comme toujours ! Juste une petite remarque. Dans le cas de logements il est également quand même possible d’utiliser des robinets d’équilibrage automatique (indépendant de la pression). Ceux-ci sont donc utilisés pour leur fonction V2V/coupure et équilibrage automatique du débit du logement. Cela rend l’équilibrage des logements plus “accessible“ aux installateurs typés logement là ou une graduation en tours ou en mbars reste un mystère pour eux (voir pas d’indicateur sur certains régulateurs). Mr Delpech : Là, je vous suis bien volontiers cependant sur les installations existantes, l'estimation des débit me semble très hasardeuse et je prêche pour que les réglages s'effectue par uniformisation (sauf cas particuliers) des températures de retour. Mr Sonet : Pour l’existant c’est également à mon sens la meilleure méthode (si la chute de température retenue est la bonne). Malgré tout, cette méthode est chronophage et difficilement acceptée par les installateurs spécialistes du logements quand elle doit être effectuée manuellement. Il existe des robinets qui font cela de façon automatique, mais le prix n’est pas le même.. Mr Sonet : Il n’y a pas dans ce cas de “surveillance“ de la dp appliquée au RTH du logement c’est vrai. La fonction équilibrage automatique est donc réservée aux périodes de relances matinales et aux périodes ou la température extérieure de base est atteinte (pleine demande du logement). Mr Delpech : C'est qd même ce que faisaient pour l'essentiel les robinets statiques pour autant qu'ils aient été bien réglés? Mr Sonet : Exactement, mais force est de constater (avec regret) que ceux-ci n’étaient jamais réglés. Je pense à ce titre qu’un gisement de gain énergétique important se trouve concerné par cette problématique et que la simple incitation au remplacement par la mise en place de CEE n’est pas suffisante. La pose et surtout le contrôle devrait être obligatoire. Mr Sonet : Il y a donc une concession technique sur l’hydraulique, mais pour un réglage général bien meilleur car mieux maitrisé par l’installateur. Nous ne comptons plus les installations ou les régulateurs de pression différentiel sont mal réglés et ou le résultat est au final pire qu’avec les robinets d’équilibrages automatique. Mr Delpech : Cela ne me surprend pas, c'est bien le drame de tout ce secteur. L'équilibrage a toujours nécessité de soigneux réglages et cela n'est toujours pas financièrement intégré car il n'y a pas en apparence "péril majeur en la demeure". Mais à quoi bon se gargariser des pouillèmes de rendement gagnés dans d'autres secteurs de l'énergie. Mr Sonet : Exactement ! voir ci-dessus. Mr Delpech : A propos, avez-vous figé un vocabulaire pour les différents type de robinet? dynamiques, automatiques, auto-équilibrants, en contrôle de quel DP? Mr Sonet : Oui et non, en général, nous utilisons : - Equilibrage statique : pour les robinets d’équilibrage standard - Equilibrage dynamique : Pour les régulateurs de pression différentielle. - Equilibrage automatique : pour les robinets d’équilibrage indépendant des variations de pression. Mr Sonet : En effet, les régulateurs de DP cherchant tous à obtenir le débit relatif à leur sur-consigne ceux-ci s’ouvrent en grand et génèrent des sur débits dans des logements et inévitablement des sous-débits dans d’autres. Mr Delpech : Pouvez-vous développer? Lorsque correctement réglés, maintiennent-t-ils efficacement leur DP ou non? Mon article part évidemment de l'hypothèse de leur bon réglage et de leur comportement logique à tout moment de la saison de chauffe, ce qui pour ce dernier point n'est pas le cas des robinets en contrôle de leur propre DP. Justifier l'intérêt des robinets en contrôle de leur propre DP par le mauvais réglage ou le mauvais fonctionnement des robinets en contrôle de pression différentielle d'alimentation des antennes me semble hasardeux, même si la réalité est telle pour ce qui est de leur réglage. Pour ce dernier point, malgré mon pragmatisme, je continuerai à faire campagne pour que l'on s'intéresse plus sérieusement à la qualité de ces réglages. Mr Sonet : Quand la pression minimum requise à leur bon fonctionnement est disponible au point considéré (en général 1,5x la dp à maintenir), oui ils maintiennent une pression différentielle constante car il fonction au centre de leur bande proportionnelle. C’est un point qui est d’ailleurs souvent passé sous silence par les fabricants car il n’est pas très flatteur pour le régulateur de DP. Ensuite, le maintien de cette pression peut avoir deux objectifs. 1 : éviter les problèmes acoustiques sur les rth 2 : régler le débit nominal des logements. Cependant, lorsque la consigne réglée sur le régulateur est trop élevée, celui-ci tentera de faire en sorte que le logement surveillé par ses bornes atteigne cette consigne de chute de pression. Celui-ci va donc réduire sa DP pour atteindre sa consigne et mettre le logement en sur débit. Pour éviter cela, il faut être certain que la valeur de consigne réglée sur le régulateur (quand celui-ci est gradué) corresponde bien à la DPnom du logement à Qnv nom. Dans le cas contraire le débit “consommé“ par le régulateur ne sera pas le bon et cela au détriment d’un autre. Nous rencontrons le même problème sur les attentes d’eau glacée des centres commerciaux par exemple. Certain BET préconisent des régulateur de DP montés sur des bipasse en attente et préréglés à 500mbar. Malheureusement ceux-ci n’indiquent pas le débit à maintenir dans ce bipasse. Résultat, le régulateur de DP fait en sorte que ce “morceau de tube“ atteigne une chute de pression de 500 mbars et à ce titre engouffre un débit bien supérieur à celui initialement prévu (en fonction des déperditions de la zone considérée). La problématique est un peu la même. Mr Sonet : Ce phénomène est encore plus important quand les régulateurs de DP ne sont pas directement gradués en mbar ce qui rend le problème presque indétectable par le BET. Malheureusement, les bet n’ont plus les missions d’exécution en logement, il n’y a donc plus personne pour calculer précisément les DP nominales des logements. Mr Delpech : De mon côté, je crois encore moins aux calculs de DP qu'à ceux de débits, donc au minimum le réglage de ces régulateurs de DP doit se faire par la mesure des débits et sur les installations existantes de mon point de vue par mesure des températures de retour. Mr Sonet : Idem pour le calcul des DP. La phase de réglage in situ est de fait obligatoire avec les régulateurs de DP, pour faire correspondre le réglage de DP au débit nominal. Mais pour cela il faut comprendre le fonctionnement du produit et également être équipé de l’outil de mesure (malette) il faut également que le logement soit au débit maximum (rth ouverts). Tant de raisons qui font qu’à notre grand regret les régulateurs de DP (en application logements) ne sont pas réglés. Partant de ce constat, mais néanmoins sans aveux d’échec (nous travaillons toujours à la démocratisation de ces régulateurs) nous proposons donc le CIC automatique qui est une solution intermédiaire pour sa partie équilibrage. Mr Sonet : De plus, L’interactivité hydraulique des radiateurs entre-deux persiste toujours même avec des régulateurs de DP en tête de logements. La fermeture d’un robinet thermostatique générera une augmentation de débit sur son voisin, régulateur de DP ou pas. Uniquement les robinets thermostatique auto équilibrant peuvent définitivement régler ce problème (mais attention aux boues). Mr Delpech : Oui bien sûr, nous sommes d'accord d'où l'intérêt des Rth hydrauliquement dynamique en complément, mais à qui je ne confierais surtout pas "tout le travail" à effectuer pour les raisons évoquées dans mon article. Mr Sonet : En effet. Nous proposerons d’ailleurs bientôt un produit similaire pouvant reprendre jusqu’à 600 mbar sans problème de bruit le tout au format encombrement standard. Vous pourrez ainsi changer votre mécanisme de RTH classique pour le rendre auto équilibrant. Mr Sonet : C’est pourquoi je pense qu’il faudrait nuancer ce point dans l’article. Mr Delpech : Bien volontiers. Pourquoi ne pas mettre en ligne l'échange que nous venons d'avoir? Si cela vous convient je le fait cet AM (si OK n'hésitez à m'envoyer des modifs de détail ou de style sur ce que vous avez ou sur ce que j'ai écrit, ou pour qq compléments). Mr Sonet : Oui c’est bon pour moi. Mr Sonet : Malgré tout, nous recommandons dans ce genre d’installation (type CIC à débit variable) de coupler des régulateurs de pression différentielle en pieds de colonne quand la Hmt globale du circulateur à pression constante est supérieur ou égale à 600mbar. Mr Delpech : Je suis un adepte du CIC. Dès que je le pourrai j'écrirai un article sur le sujet et je m'appuierai sur le matériel Oventrop si vous n'y voyez pas d'inconvénients. Mr Sonnet : Avec plaisir. Mr Sonet : Sous cette valeur et en présence de rth Oventrop + régulation de température de départ + circulateur à vitesse variable, il n’y a d’expérience pas de problème (acoustique). Mr Delpech : Voilà une bonne perspective! Je pense par ailleurs que le monotube a de l'avenir au vu de la faiblesse des débits à distribuer au bout des antennes. Mr Sonnet : D’un point de vue hydraulique c’est 100% vrai. Mais là encore, nous risquons de nous confronter à une exigence de dimensionnement et de mise en œuvre qui risque de freiner le concept. Pour échanger et avoir d'autres points de vue, ... Patrick Delpech

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