Chargement...

Point technique sur les bouteilles de découplage hydraulique

Par Olivier BROGGI - Responsable efficacité énergétique Tertiaire – GRDF Cegibat

La bouteille de découplage hydraulique ou bouteille casse-pression ou bouteille de mélange hydraulique n’est plus forcément utile aujourd’hui en fonction des nouveaux générateurs tels que chaudières à condensation et des schémas hydraulique associés. Si toutefois cette bouteille de découplage devait être prescrite, une vigilance particulière devra être portée pour assurer la condensation des chaudières.

1

Définition d'une bouteille casse-pression ou bouteille de découplage

Bouteille d’équilibre, bouteille casse-pression, bouteille de mélange, bouteille de découplage, sous ces différents vocabulaires, la fonction de cette bouteille est toujours le même : réaliser un point de pression neutre entre le réseau primaire de chauffage et les réseaux secondaires vers les circuits de chauffage régulés et de production d’eau chaude sanitaire. Ce même raisonnement étant valable pour des générateurs de production de froid soit d’eau glacée avec différents départs hydrauliques

1. Une bouteille casse-pression fonctionne en découplage si le débit primaire est supérieur au débit secondaire. L’objectif est d’avoir une température de départ chaudières toujours égale à la température de départ chauffage.
2. Une bouteille casse-pression fonctionne en mélange si le débit secondaire est supérieur au débit primaire. Initialement, ce fonctionnement a été créé dans le but de limiter les diamètres des réseaux primaires pour les montages comprenant des sous-stations.

Principe de fonctionnement d'une bouteille de découplage hydraulique de chauffage

Principe de fonctionnement d'une bouteille de découplage hydraulique de chauffage

2

Histoire de la bouteille de découplage …

L'utilisation d’une bouteille de découplage est-elle toujours nécessaire dans une chaufferie équipée d’une ou de plusieurs chaudières à condensation ?
Le sujet fait débat auprès des professionnels du chauffage. Certains préconisent toujours ce mode d’installation pour améliorer la durabilité des générateurs. Pour d’autres, cette solution serait une habitude qui n’est plus forcément justifiée en raison des alternatives techniques que proposent certaines chaudières de nouvelle génération.

2.1 APPARITION DES BOUTEILLES CASSE-PRESSION
La bouteille casse-pression est apparue au tournant des années 1950-1960, avec le développement du chauffage central à eau chaude, des chaufferies collectives dans les centres urbains et les immeubles collectifs. A l’époque, les chaudières n’étaient pas à technologie à condensation et connaissaient de nombreux dommages.

En pleine saison de chauffe, tout allait bien avec des régimes de température de 90/70°C, les retours d’eau chaude vers les chaudières affichaient systématiquement un niveau de température assez haut et de débit cohérent avec ce que pouvaient supporter les corps de chauffe (70, voire 85 °C).

En revanche, ont été constaté des dysfonctionnements en mi-saison. En raison de la loi d’eau et à plus faibles débits, ces retours beaucoup moins chauds avaient pour conséquence de produire deux phénomènes dommageables pour les corps de chauffe des chaudières :
1. Des chocs thermiques qui pouvaient les fissurer (les chaudières, à l’époque, fonctionnaient à température constante)
2. Une condensation de la vapeur contenue dans les fumées qui les corrodaient en raison des ruissellements acides (H2SO4).

Des solutions pour prévenir ces dysfonctionnements récurrents et coûteux ont alors été recherchés. Un bypass hydraulique entre départ et retour de la chaudière, avec un circulateur pour réchauffer les retours et garantir un débit minimum de circulation dans la chaudière, s’est très vite imposé. Ce court-circuit présentait pourtant deux inconvénients :
1. Son dimensionnement était, au mieux, délicat, au pire, empirique, et il pouvait occasionner de l’inconfort en période de forte demande de chauffage.
2. L’addition de ce débit de recyclage au débit de chauffage engendrait une trop forte perte de charge dans la chaudière. Cette perte de charge faisait donc chuter les deux débits et ne permettait plus d’assurer le confort attendu. La solution consistait alors à stopper le circulateur de recyclage en pleine période de chauffage… et à le remettre impérativement en marche à la mi-saison, pour éviter les dégâts décrits précédemment. Une gestion souvent manuelle et tributaire à la rigueur des exploitants !

2.2 ARRIVÉE DES CHAUDIÈRES À FAIBLE VOLUME D'EAU
L’arrivée de chaudières à faible volume d’eau (souvent en acier) et à température glissante, au début des années 1980, a aggravé le problème. Si les précédents modèles affichaient des contenances en eau de plusieurs litres par kW, ceux-ci se limitent à environ 1 litre/kW. Ainsi, leur passage d’eau augmentait leur perte de charge interne et le circulateur de recyclage pouvait être trop puissant au regard de ceux destinés à l’alimentation des circuits de chauffage.

Ces chaudières à moindre volume d’eau devaient, de plus, être constamment irriguées par un certain débit minimum lors de leur fonctionnement : il devenait urgent de repenser la configuration hydraulique des chaufferies. Face à cela, et très vite, les industriels ont préféré la mise en place d’une bouteille de découplage pour séparer l’installation en deux : un circuit primaire entre la ou les chaudières et la bouteille, un circuit secondaire entre la bouteille et les différents réseaux de chauffage et d’ECS.

Les avantages étaient considérables, à l’époque. Les règles d’installation étaient simples à comprendre et à appliquer : le débit primaire devait être supérieur au débit secondaire, afin de garantir que la température en sortie de bouteille soit égale à la température de production. La bouteille fonctionnait alors en découplage. Cette méthode garantissait également un débit d’eau minimal de circulation dans la chaudière. Enfin, sont apparus les récupérateurs-condenseurs sur les fumées, récupérateurs intégrés ou non dans une chaudière qui ne condensait toujours pas.

2.3 ARRIVEE DES CHAUDIÈRES À CONDENSATION
Le développement des chaudières à condensation, à partir des années 1980, change à nouveau la donne. Ces générateurs donnent leur plein potentiel avec des retours froids, c’est-à-dire inférieurs à 50 °C soit sous le point de rosée. Ils acceptent n’importe quelle température de retour et ne se détériorent plus avec la condensation avec des échangeurs résistants à la corrosion notamment en inox.

Aujourd’hui, 2 choix sont donc possibles :
1. Si la chaudière n’a pas de contrainte de débit ou si elle a une forte contenance en eau, la mise en place d’une bouteille casse-pression n’est plus nécessaire.
2. En revanche, si la chaudière présente une contrainte de débit (un débit minimum pour l’irriguer) car elle a une faible contenance en eau, la mise en place d’une bouteille casse-pression ou d’un système de régulation qui s’y substitue reste nécessaire.

Pourtant, l’usage des bouteilles casse-pression ou bouteilles de découplage reste trop systématique. L’argument le plus souvent avancé est celui de la protection de la chaudière, et l’habitude reste tenace.

Dans ce cas, comment concilier rendement des systèmes à condensation gaz et bouteille de découplage qui peut permettre au départ chaudière de réchauffer les retours ? Comment empêcher cette bouteille de fonctionner en découplage ? Voici quelques recommandations d’utilisation d’une bouteille de découplage.


3

Recommandations en cas d’utilisation d'une bouteille casse-pression

Dans certains cas précis, l’installation d’une bouteille casse-pression peut malgré tout s’imposer. Une attention particulière doit alors être portée lors de la conception pour assurer la condensation des chaudières.

3.1 CHOISIR DES LOIS D’EAU FAVORABLES À LA CONDENSATION
Les lois d’eau basses favorisent la condensation, cela va sans dire. Aussi, autant les choisir de manière à rester le plus longtemps possible sous la barre des 55 °C, et ce, même si une partie du départ chaudière recircule malencontreusement dans la bouteille vers le retour chaudière. Une loi d’eau radiateur 60/40 °C ou une CTA, mais fonctionnant avec une loi d’eau et un talon bas, rentrent dans ce cadre.

Bouteille de découplage hydraulique et dénomination des réseaux primaire et secondaire

 Bouteille de découplage hydraulique et dénomination des réseaux primaire et secondaire

3.2 ÉQUIPER LA BOUTEILLE CASSE-PRESSION DE SONDES DE TEMPÉRATURE
Ces deux sondes assurent la régulation de la chaudière : elles seules voient la réelle température de départ chauffage et la réelle température de retour. En effet, si la bouteille casse-pression se met à fonctionner en mélange, le départ chauffage est refroidi par le retour chauffage. Ces deux sondes remplacent donc les deux sondes qui sont normalement sur la ou les chaudières. Chez certains industriels, une seule sonde est utilisée, celle sur le départ secondaire. La régulation continue alors d’utiliser la sonde de retour présente dans chaque chaudière.

Emplacement des sondes de température

Emplacement des sondes de température

3.3 BIEN RÉGLER LE CIRCULATEUR QUI ALIMENTE LA BOUTEILLE DE DECOUPLAGE
En pratique, certains fabricants préconisent un ΔT de 2 à 5 °C supérieur au ΔT des émetteurs. Chez d’autres industriels, c’est la régulation générale des chaudières qui adapte en permanence les débits, la température et la puissance des chaudières, pour faire en sorte que le débit primaire soit toujours égal au débit secondaire.

Circulateur associé à la bouteille casse pression

Circulateur associé à la bouteille casse pression

Dans le schéma ci-dessus, l’objectif est de créer une sorte de stratification dans la bouteille en « épuisant » le chaud via le circuit de chauffage haute température et l’eau chaude sanitaire avant d’utiliser la chaleur restante sur le circuit de chauffage basse température.

L’emplacement de la sonde sur la bouteille de découplage est crucial dans ce cas, car la régulation des chaudières pilote l’installation tantôt sur la température de départ du circuit basse température, tantôt sur la température de retour des circuits haute température.

Pour s’assurer de la condensation de la chaudière, la bouteille de découplage peut également être remplacée par un ballon primaire, et l’on s’efforcera, en plaçant judicieusement les piquages, voire par un jeu de vannes chez certains fabricants, de conserver un bas de ballon le plus froid possible.

Une attention particulière devra être portée par le concepteur à la taille du ballon « de découplage » à mettre en œuvre mais aussi aux réglages initiaux des vannes (pour les montages équipés de vannes) et à leur maintien dans le temps…


4

Conclusion sur l’utilisation d'une bouteille casse-pression

Aujourd’hui, les schémas hydrauliques doivent être étudiés en fonction de la typologie des chaudières mises en œuvre ayant un fort ou un faible volume d’eau, et deux choix sont donc possibles !

Exemple de schéma hydraulique d'une chaufferie gaz

Exemple de schéma hydraulique d'une chaufferie gaz

Fait par Olivier BROGGI - responsable Efficacité Energétique, GRDF Cegibat, avec la contribution deux 2 bureaux d’études : Michel Lefèvre (Nath Ingénierie) et Philippe Baudouin (Acuna Consultants) ainsi que les fabricants Chappée et Elco.


SOURCE ET LIEN

Logo CEGIBAT


AUTRES CHRONIQUES des experts de GRDF CEGIBAT

Commentaires

  • Olivier
    17/07/2018

    Bonjour Pierre Nous ne voyons pas bien non plus l’intérêt de cet échangeur supplémentaire entre la nouvelle chaudière et la bouteille. En effet si la nouvelle chaudière présente une contrainte de débit, le circulateur en amont de la bouteille aurait pu s’en charger en le remplaçant si besoin. Le comptage de la chaleur produite et vendue aurait pu se faire par la mise en place d’un compteur de chaleur en aval de la bouteille, là non plus pas besoin d’un nouvel échangeur. Maintenir la bouteille peut se justifier par un secondaire qui fonctionne et donc une volonté de ne pas avoir à passer des heures (donc des euros) à rééquilibrer une installation qui donne satisfaction. Enfin, cet échangeur supplémentaire représente une perte de performance car son rendement n’est pas parfait… Bref sans plus d’élément, seul un problème de qualité d’eau justifierait la mise en place du nouvelle échangeur. La qualité de l’eau du circuit de chauffage, incompatible avec la nouvelle chaudière mise en place, obligeant à isoler les deux circuits. Cordialement L’équipe Cegibat

  • pierre
    11/07/2018

    pierre(suite) Suite à mon commentaire je précise que nos pompes de circulation, tant primaires que secondaires sont à vitesse fixe. Un des inconvénients constatés de la présence de l'échangeur en amont de la bouteille de mélange est que la température de retour chaudière est trop élevée pour permettre une condensation complète, d'où un rendement insuffisant (96,6%). Cofely qui a été interpellé sur le sujet a été incapable de fournir une explication. Nous sommes donc à la recherche d'un BE compétent en chauffage pour faire un audit de notre installation et proposer des améliorations.

  • Philippe
    25/06/2018

    Enfin on parle en France de cette question et de l'utilité réelle de cette bouteille de mélange. Ceci est en effet une particularité française, nulle bouteille chez nos voisins... Quel intérêt lorsqu'on a aujourd'hui des pompes à débit variable aussi bien au secondaire qu'au primaire. La question est plus de savoir comment piloter ces pompes intelligemment pour selon les cas garantir une température de retour minimale ou garantir un débit minimal. J'observe que pour se faciliter la vie et s'éviter des mises au point hasardeuses (les gtc/gtb, chez nous c'est pas encore ça...), les installateurs privilégient la simplicité et proposent systématiquement du débit fixe sur le primaire, la fameuse bouteille de mélange, et du débit variable sur le secondaire. Les BET sont bien frileux sur le sujet et sortent très rarement du copier/coller. A l'heure où un Watt est un Watt il est dommage de ne pas utiliser tout le potentiel d'économies que représente le débit variable...

  • pierre
    25/06/2018

    Lors de la rénovation de notre chaufferie qui était munie d'une bouteille casse pression fonctionnant en découplage , Cofely qui avait initialement prévu de l'enlever, l'a finalement laissée et a ajouté un échangeur entre la chaudière et la bouteille casse pression, chacun des 2 circuits primaire et intermédiaire étant munis de pompes de circulation. Quel sont l'intérêt ou le désavantage de cette disposition ?

LAISSER UN COMMENTAIRE

CEGIBAT

Contact Direct


Envoyer
En validant ce formulaire, vous acceptez que les informations saisies soient transmises à l’entreprise concernée dans le strict respect de la réglementation RGPD sur les données personnelles. Pour connaitre et exercer vos droits, vous pouvez consulter notre politique de confidentialité

Visiter notre site web

Voir la fiche société

Nos coordonnées

ABONNEZ-VOUS !
Ce site respecte strictement la réglementation RGPD sur les données personnelles. Pour connaitre et exercer vos droits, vous pouvez consulter notre politique de confidentialité