Calcul de l’expansion en chauffage, climatisation et installations solaires

Calcul d'un vase d'expansion Flexcon pour des installations de chauffage central avec membrane fixe ou interchangeable.

Notions de base pour le calcul d'un vase d'expansion Flexcon

Les notions suivantes sont importantes lors de la sélection du vase d'expansion Flexcon adéquat :

• Capacité brute du vase

C'est la capacité totale du vase d'expansion Flexcon.

• Capacité utile (ou nette) du vase

C'est la quantité maximale d'eau qui peut être absorbée du côté eau de la membrane.

• Hauteur statique 

C'est la hauteur de l'installation entre le raccord du vase d'expansion Flexcon et le point le plus élevé de l'installation, mesurée en mètres de colonne d'eau,(1 mce = 0,1 bar).

• Pression de gonflage du vase d'expansion Flexcon

C'est la pression mesurée au niveau de la valve de remplissage d'azote à la température ambiante et à la pression atmosphérique. La pression doit correspondre à la hauteur statique, arrondie à 0,5 bar.

• Pression finale

C’est la pression maximale autorisée de l’installation au niveau du vase d’expansion. Elle ne devra pas être supérieure à la pression de tarage de la soupape de sécurité minorée de la différence de fermeture de la soupape (10% de la pression de tarage de la soupape de sécurité), . La pression finale ne devra pas dépasser la pression maximum du vase d’expansion.
Dans certains cas, il peut y avoir une différence de pression entre le point de raccordement du vase d’expansion et la soupape de sécurité, sous l’influence par exemple d’une différence de hauteur ou de la présence d’un circulateur. Il faut alors tenir compte de cette différence lors de la détermination de pression finale.

• Effet utile

C'est le rapport entre les capacités brute et nette du vase.

                           Capacité nette
Effet utile = ––––––––––––––
                           Capacité brute

L'effet utile est déterminé par le rapport entre la pression de gonflage et la pression finale, voir ci-dessous la formule de calcul (dérivée de la Loi de Boyle) :

                              pression finale – pression de gonflage
Effet utile = ––––––––––––––––––––––––––––––––––––
                                pression finale

Note:

• Pression en bar absolu
• Effet utile max. des vases d'expansion
  Flexcon avec membrane fixe = 0,63.
• Effet utile max. du vase d'expansion Flexcon
  800 litres = 0,5.
  Vase d'expansion Flexcon 1.000 litres = 0,4.
• Effet utile max. du Flexcon M = 0,72.

Si l'effet utile maximal d'un vase d'expansion est dépassé, la membrane peut subir une contrainte detraction. Cela peut entraîner des dommages à la membrane voire même provoquer sa rupture.

• Capacité d'eau de l'installation

C'est la somme de la capacité d'eau dans le générateur de chaleur, les radiateurs, la tuyauterie, etc. après remplissage et purge d’air complet.

• Volume d'expansion 

Méthode de calcul du volume d’expansion: volume d'expansion = capacité d'eau x augmentation de volume à la température de chauffage moyenne.
Exemple : température de chauffage 90/70 °C
(moyenne 80 °C) = 2,89%.

• Volume de réserve

Le vase d’expansion doit contenir une réserve d’eau minimale pour compenser les pertes éventuelles du circuit. Elle devra être de 0.5% de la capacité totale du circuit sans être inférieure à 3L.

• Capacité brute des vases d'expansion Flexcon

Méthode de calcul de la capacité brute des vases d’expansion Flexcon:

                                                           volume d'expansion
                                                          + volume de réserve
capacité brute du vase = –––––––––––––––––––––
                                                                  effet utile

• Augmentation du volume d'eau en %

Le tableau ci-dessous reprend des données sur l'augmentation du volume d'eau en pour cent pour une augmentation de la température de l'eau entre 10 °C et 110 °C.

• Température dans le vase d'expansion Flexcon

La température continue maximale dans le vase d'expansion Flexcon expansion est 70 °C. La température minimale autorisée dans le vase d'expansion Flexcon est -10 °C.

Effet utile

Dans ce tableau est indiqué l’effet utile en fonction de la pression de gonflage et de la pression finale.
Nous recommandons une marge d'au moins 1,5 bar entre la pression de gonflage et finale.

Estimation de la capacité d'eau  de l'installation

Pour déterminer la capacité requise du vase Flexcon, il convient de calculer la capacité d'eau de l'installation dans son ensemble. S'il est impossible de déterminer la capacité de l'installation, elle peut être estimée au moyen des données historiques ci-contre, basées sur une température départ/retour de 90/70 °C.

La capacité d'eau de l'installation peut être estimée en multipliant la puissance de l'installation par les valeurs spécifiées dans le tableau. Le tableau est utilisable pour des installations neuves. Pour des installations plus anciennes, nous recommandons d'utiliser des valeurs supérieures. 

Cette méthode est donnée uniquement à titre indicatif et ne garantit pas un calcul précis de la capacité requise pour votre vase d'expansion Flexcon.

Correspondance des unités :

1 bar = 100 kPa = 100.000 Pa = 10 N/cm2 = 0,9869 atm. = 10,2 mce
1 kW = 0,29 kcal/s = 859,86 kcal/h
1 kcal/s = 4,1868 kJ/s = 4,1868 kW

Exemples de calcul pour les vases d'expansion Flexcon

Exemple 1

Données
- Capacité d'eau = 340 litres
- Température de chauffage moyenne (90/70 ºC) = 80 ºC
- Hauteur de l'installation = 8 m
- Tarage de la soupape = 3,0 bars
- Vase d'expansion Flexcon et chaudière placés en haut.

Calcul
Augmentation de volume en % = 2,89% ≈ 2,9%
                                         

                                                        340 x 2,9
Volume d'expansion = ––––––––––– = 9,86 litres
                                                           100

Réserve de 0,5% = 340 x 0,-5% = 1,7 litres

                                      (3,0 x 0,9 + 1) - (0,5 + 1)
Effet utile `= ––––––––––––––––––––––– = 0,59
                                             (3,0 x 0,9 + 1)

Capacité brute requise du
                                                                9,86 + 1,7
Vase d'expansion Flexcon = –––––––––– = 19,6 litres
                                                                   0,59

Le modèle idéal est un Flexcon 25/0,5.

Exemple 2

Données
- Capacité inconnue
- Puissance de chaudière = 260 kW
- Température de chauffage moyenne (80/60 ºC) = 70 ºC
- Hauteur de l'installation = 12 m
- Tarage de la soupape = 3,0 bars
- Vase d'expansion Flexcon et chaudière placés en bas.
- Composants de l'installation : 100% de radiateurs à panneaux

Calcul
Capacité d'installation calculée = 260 x 8,8 = 2.288 litres
Augmentation de volume en % = 2,25%

                                                      2.288 x 2,25
Volume d'expansion = –––––––––––– = 51,5 litres
                                                             100

Réserve de 0,5% = 2288 x 0,-5% = 11,4 litres

                                  (3,0 x 0,9 + 1) - (1,5 + 1)
Effet utile = ––––––––––––––––––––––– = 0,32
                                       (3,0 x 0,9 + 1)

Capacité brute requise du
                                                                  51,5 + 11,4
Vase d'expansion Flexcon = –––––––––––– = 196,7 litres
                                                                        0,32

Le modèle idéal est un Flexcon 200/1,5.