Réseaux de chaleur et de froid urbains

Recommandations de pose

Les circulateurs à rotors noyés :

Les circulateurs doivent être montés impérativement avec l’axe moteur horizontal, à une hauteur maximale de 1,20 m par rapport au sol, afin d’en assurer facilement la mise en service et la maintenance. Le raccordement hydraulique se fera au moyen de raccords-unions ou de brides alésées PN 10/16 (conformément à la norme EN 1092-2) et selon les prescriptions du constructeur.

Sur les circulateurs à brides, les trous taraudés positionnés sur le bossage du corps permettent la fixation du circulateur sur un support. Des vannes d’isolement sont montées en amont et en aval de chaque pompe ainsi qu’un clapet anti-retour positionné au refoulement des circulateurs simples et doubles. Les circulateurs ne nécessitent aucune maintenance préventive, ni aucune purge.

Il est nécessaire de maintenir une pression minimale suffisante à l’aspiration afin d’assurer le bon fonctionnement du matériel.

Les pompes in-line :

Les pompes sont positionnées sur un massif en béton, isolé du sol par un matériau résiliant ou par des plots anti-vibratiles. Le dimensionnement du massif sera proportionnel au poids de la pompe. Dans le cas d’un montage direct sur tuyauterie avec l’axe moteur horizontal et si les recommandations du constructeur l’autorisent, les pompes sont positionnées à une hauteur maximale de 1,20 m par rapport au sol.

Le raccordement hydraulique est réalisé au moyen de brides alésées. La pression nominale de service doit être adaptée à l’installation (conformément à la norme EN 1092-2). Des vannes d’isolement et des manchettes anti-vibratiles sont montées en amont et en aval de chaque pompe ainsi qu’un clapet anti-retour positionné au refoulement des pompes simples et doubles.

Sur les pompes à brides, les trous taraudés positionnés sur le bossage du corps permettent la fixation de la pompe sur un support.

Pompes monobloc nomalisées EN733 :

Les pompes sont positionnées sur un massif en béton, isolé du sol par un matériau résiliant ou par des plots anti-vibratiles. Le dimensionnement du massif sera proportionnel au poids de la pompe. Le raccordement hydraulique est réalisé au moyen de brides alésées. La pression nominale de service doit être adaptée à l’installation (conformément à la norme EN 1092-2).

Des vannes d’isolement et des manchettes anti-vibratiles sont montées en amont et en aval de chaque pompe ainsi qu’un clapet anti-retour positionné au refoulement des pompes. Avantages de ce type de groupe motopompe :

• Encombrement réduit      
• Pas de risque de désalignement pompe/moteur
   

Les moteurs sont normalisés à brides. Ils sont accouplés à la pompe par un accouplement rigide. Aucune contrainte ne doit être exercée sur les raccordements d’aspiration et de refoulement de la pompe.

Pompes normes à accouplement EN733 ISO599 :

Les pompes sont positionnées sur un massif en béton, isolé du sol par un matériau résiliant ou par des plots anti-vibratiles. Le dimensionnement du massif sera proportionnel au poids de la pompe. Le raccordement hydraulique est réalisé au moyen de brides alésées.

La pression nominale de service doit être adaptée à l’installation (conformément à la norme EN 1092-2). Des vannes d’isolement et des manchettes anti-vibratiles sont montées en amont et en aval de chaque pompe ainsi qu’un clapet anti-retour positionné au refoulement des pompes.

Exemple : Point de fonctionnement pour de l’eau brute :  
Qv =100 m3/h HmT = 35 mCE

Rendement hydraulique = 78%
Densité ρ = 1

Puissance utile en bout d’arbre (P2) = (Qv x HmT X ρ*) / (367 x Rd hydraulique) P2 = (100 X 35 X 1) / (367 X 0,78)  = 12,3 Kw

Valeur limite requise : 12,3 KW X 1,15 = 14,2 Kw . Un moteur de 15 Kw est nécessaire

Spécificités :

Les performances hydrauliques et les côtes fonctionnelles de raccordement sont conformes à la norme EN 733 en 39 tailles. Les arbres et les paliers sont renforcés pour répondre à la norme ISO 5199. Chez Wilo, la gamme standard est équipée d’un châssis en fonte pour assurer une meilleure rigidité de l’ensemble.

La maintenance est facilitée grâce à un système qui permet le démontage du mobile sans débrider le corps de pompe ni déplacer le moteur (option Spacer). Le choix du moteur est adapté en fonction du point de fonctionnement et de la réserve de puissance souhaitée par le client.

Accouplement et alignement :

Les accouplements semi-élastique sont montés sur les arbres, sans choc. Un contrôle de la mise en ligne, avec correction éventuelle, devra être effectué après fixation du socle, et raccordement des tuyauteries (réseau en eau et sous pression).

De même, un nouveau contrôle devra être effectué après avoir atteint la température normale de fonctionnement. Le protège-accouplement doit être conforme aux normes de sécurité européennes DIN 31001 de façon à éviter tous contacts en cours de fonctionnement avec les parties tournantes. En cas d’utilisation d’accouplements autres, se référer aux instructions du fabricant.

La mise en ligne de la pompe doit être contrôlée ou corrigée avant le démarrage de la pompe.

Moteurs :

Lors de la détermination de la puissance moteur, il est recommandé d’appliquer les marges de sécurité suivantes :

Étanchéité d’arbre :

Exécution avec presse-étoupe : Une fuite de 20 à 40 gouttes/minute est nécessaire pour un bon fonctionnement dans des conditions normales. Si cette fuite est insuffisante, cela peut engendrer la destruction de l’étanchéité et éventuellement des dommages sur l’arbre au droit des anneaux de presse-étoupe.

Exécution avec garniture mécanique : Une légère fuite est possible lors de la première mise en route. Si la pompe est équipée avec un flushing externe, un quench ou un système de réchauffage, le flushing, le quench ou le système de réchauffage doivent être opérationnels avant le démarrage de la pompe.

Positions de montage

En aucun cas la pompe ne doit être considérée comme un support de tuyauteries !

Montage direct sur tuyauterie horizontale ou verticale : pompes in-line si les recommandations du constructeur l’autorisent.

Montage direct sur tuyauterie horizontale ou verticale : circulateurs si les recommandations du constructeur l’autorisent.

Montage sur massif :

Règles d’installation hydraulique

Les tuyauteries doivent être d’un diamètre supérieur ou égal à celui des orifices de la pompe. Dans le cas d’un diamètre de tuyauterie supérieur aux diamètres de raccordement de la pompe, il est nécessaire de dimensionner correctement les  convergents/divergents. Le respect de cette longueur doit permettre d’éviter les problèmes de turbulence liés aux vitesses excessives (bruit, cavitation, érosion).

• Ajuster l’assemblage des tuyauteries de manière à ce qu’elles n’entraînent aucune contrainte sur les brides d’aspiration et de refoulement de la pompe. Les contraintes dues à la dilatation peuvent être compensées par des manchons de compensation.
• Prévoir la mise en place de supports de tuyauterie afin que celles-ci ne génèrent aucune contrainte sur les brides d’aspiration et de refoulement pompe.
• Prévoir une longueur droite minimale de 5 X DN de la pompe à l’aspiration et au refoulement. Cela permet d’assurer une zone de tranquillité avant et après pompe afin d’éviter toutes turbulences hydrauliques dans le corps de pompe.
   

Dimensionnement d’un convergent/divergent sur une pompe In-Line :

Supportage sur fondation

Les fondations doivent être capables d’absorber les vibrations de tous types et de former un support rigide et permanent au groupe de pompage. Le poids de la fondation doit être de 1,5 à 2 fois le poids de la pompe. Les dimensions en largeur et en longueur doivent être supérieures de 200mm par rapport à celle de la pompe.

La fondation doit être en béton, plane et épaisse afin de pouvoir assimiler les forces, oscillations et chocs générés. Pour éviter la transmission des vibrations, il est conseillé d'asseoir la fondation sur une plaque isolante en liège ou caoutchouc armé ou sur des plots anti-vibratiles. En complément il est vivement conseillé de prévoir la mise en place de manchons anti-vibratiles afin de faire une disconnexion totale avec l’installation.

Le dimensionnement de ces systèmes d’absorption doit être réalisé par le fournisseur. Il dépend des forces exercées sur les systèmes d’amortissement, de la vitesse de rotation ainsi que de l’amortissement requis.

Mise à niveau d’une pompe normalisée à accouplement, sur socle :

Pour l’installation des pompes sur socle sur le massif béton, Wilo recommande de couler la fondation tout d’abord jusqu’à 25 mm environ au-dessous de la hauteur prévue. Les dimensions de la fondation en béton ainsi que le positionnement des trous de fixation du socle pompe devront être bien définis.

Des fourreaux de 2,5 fois le diamètre des vis devront être positionnés avant le coulage du béton. Ainsi les vis d’ancrage du socle pompe pourront être ajustées lors du positionnement du socle pompe sur la fondation. Couler le béton afin de réaliser la fondation puis retirer les fourreaux après durcissement.

Répartir uniformément des barres en acier et les insérer verticalement dans la fondation afin qu’elles dépassent jusqu’au 2/3 de la hauteur du socle pompe. Elles permettront un renforcement de la structure lors du coulage final du socle pompe. Positionner des cales d’épaisseur 20 à 25 mm au-dessus des trous d’ancrages initialement prévus dans la fondation.

Des cales supplémentaires au milieu du socle sont à prévoir tous les 800 mm si nécessaire. Mettre le socle en place et ajuster son niveau (largeur/longueur) avec des cales d’épaisseur  supplémentaires. 

Tolérance : 0,5 mm/m Positionner les vis d’ancrage dans les trous initialement  prévus. Couler les vis d’ancrage avec du béton. Une fois le béton pris, serrer les vis d’ancrage. Une fois la fixation réalisée, prévoir le coulage du socle pompe par les ouvertures du socle prévues à cet effet. Le coulage réduit au minimum les vibrations.

Raccordement électrique

Les pompes sont à protéger contre les surcharges (protection thermique) et les courts-circuits (protection magnétique) Les pompes à vitesse fixe sont à protéger par un disjoncteur moteur de type magnétothermique. La protection thermique peut aussi être dissociée de la protection magnétique. (ex : porte fusible + relais thermique).

Les pompes électroniques à vitesse variable disposent d’une protection thermique intégrée. Seule la protection magnétique est à prévoir. L’évolution des indices d’efficacité énergétique (IE) permet d’obtenir des moteurs plus performants énergétiquement.  

Toutefois il est à noter que les moteurs sont de plus en plus inductifs. (Augmentation de la masse de cuivre du stator, géométrie optimisée de la découpe des métaux (forme des tôles du stator) , matériaux métalliques de qualité supérieure, ….).

Cette inductance plus importante peut générer une augmentation du courant de démarrage, ce qui implique la mise en place de contacteurs et disjoncteurs moteurs adaptés. Pour les puissances moteurs supérieures à 11 kW, afin de limiter les appels de courants, il est recommandé de mettre en œuvre l’une des solutions suivantes :

• Variateur de vitesse
• Démarreur progressif
• Démarrage étoile-triangle
   

Acoustique

La réglementation acoustique contraint à respecter des niveaux de confort acoustique au regard aux émissions sonores des équipements. Lorsque pompes et circulateurs sont bien dimensionnés et adaptés à leur environnement, ils peuvent s’avérer très endurants et rendre ainsi à l’installation tous les niveaux de performances attendus dans le plus grand des conforts.

En revanche, une mauvaise sélection ou une mise en œuvre mal calibrée peut engendrer des nuisances, compromettre les performances, et réduire leur durée de vie.

Lorsqu’une pompe est équipée d’un moteur ventilé, le ventilateur émet la plus grande partie du bruit. Cela explique le fonctionnement plus silencieux des circulateurs à rotor noyés. La fréquence de rotation joue un rôle important dans l’émission acoustique puisque à puissance égale un moteur ventilé est plus bruyant à 2900 tr/min qu’à 1450 tr/min.

Le tableau ci-dessous indique le niveau de pression sonore Lp, A [dB (A)] pour les gammes de pompes In-line Wilo-CronoLine IL, Wilo-CronoTwin DL et Wilo-CronoBloc BL.

1) Valeur moyenne des niveaux de pression acoustique sur une surface de mesure rectangulaire à une distance de 1m de la surface du moteur.

Nota : 

• Deux pompes ayant un même niveau de pression acoustique (exemple 68 dB(A) délivreront dans le cas d’un fonctionnement simultané une pression acoustique de 68 dB(A) + 3dB soit 71 dB(A) 
• Si le niveau de pression acoustique entre 2 pompes est différent (exemple 60 dB(A) pour l’une et 70 dB(A) pour l’autre), le niveau de pression acoustique total restera à 70 dB(A).
   

Transmission du bruit et recommandations pour les installations 

La transmission du son peut être due à diverses causes. Dans la plupart des cas, les bruits générés par les pompes (même  à l’extérieur des locaux techniques), sont dus généralement à une transmission par la structure de l’installation (tuyauterie, ….) et à la structure du bâtiment.

Les bruits se répandent via le fluide véhiculé et la tuyauterie de manière simultanée. Certains sons ne sont pas directement perceptibles par l’oreille humaine. Par contre celui-ci peut être à l’origine de vibration du mur par exemple, générant un bruit audible par l’oreille humaine cette fois-ci.

Les tuyauteries sont bien connues pour transmettre les vibrations. En cas de résonance, le bruit est non seulement relayé mais aussi amplifié. Les tuyauteries ont des fréquences de résonance qui dépendent de plusieurs facteurs.

Si une pompe est directement fixée dans à la structure du bâtiment, elle peut être la cause de vibrations via les murs et plafonds. Une condition préalable pour une protection efficace des bruits des pompes dans un bâtiment résidentiel, est basée sur la coopération des concepteurs (architectes, bureaux d’études) ainsi que de l’installateur.

Le choix des matériaux, la localisation du local technique, etc. influenceront d’une bonne ou mauvaise manière la propagation des bruits et vibrations. Les interactions sont très variées. On comprend donc qu’aucune règle simple ne puisse être établie. On ne peut en aucun cas exclure totalement tout risque de bruit.

Les bruits de circulation dans les tuyauteries  

Les bruits d’écoulement dans les tuyauteries sont fortement conditionnés par les matériaux utilisés, les accidents du parcours (coudes, clapets,…) et le débit. Le diamètre nominal de la tuyauterie doit être égal ou plus important que celui de la pompe. Le choix des diamètres de tuyauterie doit être fait judicieusement afin d’éviter les sources de bruit.

A noter qu’une longueur droite minimale de 5 fois le DN de la pompe à l’aspiration et au refoulement est vivement conseillée afin d’assurer une zone de tranquillité avant et après pompe. Elle permettra d’éviter toutes turbulences hydrauliques dans le corps de pompe.

Les bruits liés à la cavitation  

On devra s’assurer que la pression minimum est respectée à l’aspiration de la pompe afin de ne pas générer de bruits liés à la cavitation. 

Bruits – Sons aéroportés – Sons portés de structure   

Quand le diamètre de la tuyauterie est réduit, les coudes doivent être évités au maximum. Pour les modifications de diamètre, des adaptateurs coniques sont fortement conseillés. En effet ils évitent la formation de poches d’air, source de bruits (déplacement de l’air dans les canalisations, cavitations).

Les mesures à prendre contre la propagation des bruits et ondes sonores :

La transmission des sons peut être évitée ou atténuée grâce à des mesures « d’amortissement » sur la pompe et les tuyauteries. Toute mesure prise ne doit pas engendrer une dégradation du fonctionnement de la pompe.

Dans les mesures à prendre, il y a lieu d’installer des joints d’expansion (longueur limitée) :

• Joints sans élément élastique (joints d’expansion latéraux).
• Joints avec éléments élastiques.
   

Ces joints d’expansion ont un effet limité contre la propagation des sons. Les joints d’expansion de plus grandes longueurs (manchettes) ont un effet d'absorption plus important. Leur durée d’utilisation est limitée. D’autre part, les élastomères sont sensibles à l’eau chaude. Il faudra donc surveiller leur état régulièrement.

L'efficacité des mesures d'absorption est visible dans les figures ci-dessous. Elles montrent les oscillogrammes des mesures du bruit transmis par la structure sur une canalisation mise en vibration par une pompe de circulation de chauffage. Trois cas sont présentés.

Cas 1 : installation Rigide, aucun effet d’absorption :

Cas 2 : seules les bruits de haute fréquence (600 Hz) sont réduits avec des connecteurs en caoutchouc/métalliques

Cas 3 : le bruit de haute fréquence (600 Hz) aussi bien que le bruit basse fréquence (150 Hz) sont réduits par des joints d’expansion en caoutchouc.