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Août 2022
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APPROCHE TECHNIQUE
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FAQ
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ANALYSE REGLEMENTAIRE
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REGLES DE CONCEPTION ET DE REALISATION
- Moteur à aimant permanent synchrone IE5 avec un excellent rendement qu’elle conserve à charge partielle en comparaison à un moteur asynchrone
- Indice de rendement minimal MEI ≥ 0,7
- Moteur sur-ventilé permettant de descendre en basse fréquence
- Consommation électrique plus faible
- Débit minimum plus faible
- Anticipation des futures réglementations
- Excellent rendement hydraulique limitant l’échauffement de l’eau pompée
- un minimum d’efforts axiaux et radiaux sur l’hydraulique de pompe,
- un minimum de vibrations et de bruits hydrauliques,
- une valeur de NPSH requise optimale.
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SOLUTIONS TECHNIQUES
Sélection des pompes dans les réseaux de chaleur et de froid
Technologie de pompes utilisées en réseau de chaleur et de froid
Circulateurs
Ces pompes centrifuges, sont dites à rotor noyé et assurent un fonctionnement très silencieux. Le fluide pompé assure le refroidissement du moteur ainsi que la lubrification des paliers. Les brides d’aspiration et de refoulement sont dans le même axe et de mêmes diamètres.
Ces pompes de conception « in line » disposent de brides d’aspiration et de refoulement dans le même axe et de mêmes diamètres. Selon le modèle, elles peuvent être raccordées directement sur la tuyauterie. Elles sont destinées principalement aux circuits de distribution d’eau chaude et d’eau glacée de petits et moyens débits. Ces pompes équipent en général les sous-stations.
Pour répondre aux exigences de la directive ErP (Energy related Products), depuis le 1er janvier 2013, les circulateurs de chauffage et d’eau glacée doivent disposer d’une hydraulique optimisée, d’un variateur électronique de vitesse et d’un moteur à haut rendement ECM monophasé.La performance énergétique des pompes à rotor noyé est indiquée par l’indice d’efficacité énergétique (EEI).
Lancé en 2019, le circulateur Wilo-Stratos MAXO marque l’arrivée dans une nouvelle ère : la génération des SMART circulateurs. Affichant des performances au-delà de la directive ErP avec un indicateur de rendement EEI jusqu’à 0,17, le Wilo-Stratos MAXO est équipé d’un moteur synchrone à commutation électronique ECM, d’une hydraulique à haut rendement et d’un variateur de vitesse.
Son large écran haute définition de 4,3’’ permet une lecture simple et rapide de l’ensemble des données hydrauliques telles que le débit, la hauteur manométrique, la température du fluide, la vitesse de rotation, le comptage thermique, ainsi que l’ensemble des données électriques. Une aide intégrée au paramétrage rend le réglage de l’installation optimal et accessible à tous.
Le circulateur propose des modes de régulation adaptés aux exigences de chaque installation, tels que Δp constant, Δp variable avec réglage de la pente, ΔT constant, débit constant, vitesse constante ou encore température constante, particulièrement intéressante en bouclage ECS. Le mode Dynamic Adapt Plus permet une adaptation et une optimisation des performances du circulateur sur les réseaux à débit variable.
Le circulateur propose également un mode comptage d’énergie thermique et une gestion efficiente des débits avec le réglage d’un débit minimum, d’un débit maximum et d’une fonction d’arrêt sur débit nul.
Pompes de types centrifuges monocellulaires en ligne ou monobloc « normalisées » EN 733, à moteur ventilé
Ces pompes sont dites à rotor sec dont le moteur est refroidi par l’air. Les pompes de conception « in line » disposent de brides d’aspiration et de refoulement dans le même axe et de mêmes diamètres. En fonction du modèle, elles peuvent être raccordées directement sur la tuyauterie. A défaut, elles sont à fixer sur un massif en béton ou un supportage dédié.
Les pompes de conception « monobloc » normalisées EN 733 disposent d’une aspiration horizontale et d’un refoulement vertical. Leur diamètre d’aspiration est plus grand que celui du refoulement. Elles sont à fixer sur un massif en béton.
La normalisation des pompes a pour principal objectif l’harmonisation des dimensions des produits réalisés par différents industriels. Ces pompes sont ainsi réalisées selon des normes (EN 733, DIN 24255), ce qui en facilite la maintenance et le remplacement.
Les pompes in-line et monobloc sont adaptées aux circuits de distribution d’eau chaude et d’eau glacée de fort débit. Ces pompes à usages multiples sont avant tout destinées à la circulation et l’alimentation d’eau chaude ou d’eau glacée. Associées à des variateurs de vitesse, elles sont particulièrement adaptées à la distribution à débit variable.
Les pompes monocellulaires monobloc disposent d’une conception plus compacte avec une aspiration axiale et un refoulement vertical (off-line). La performance énergétique des pompes à moteur ventilé est indiquée par l’indice d’efficience énergétique des moteurs de pompes (IE) et l’indice d’efficience hydraulique mini-mum (MEI)
La gamme de pompes Wilo-Stratos-GIGA est la plus adaptée aux réseaux de distribution à débit variable :
Dans sa version Wilo-Stratos-GIGA2.0, des fonctionnalités et modes de régulation similaires au Wilo-Stratos-MAXO sont proposées.
Ces pompes à rotor sec sont spécifiquement étudiées pour un usage intensif, elles sont conçues selon la norme de dimensions EN-733 et la norme de construction ISO 5199 (réduction des vibrations et allongement de la durée de vie des garnitures mécaniques et des roulements). Les roulements sont surdimensionnés et graissés à vie.
Ces pompes disposent d’une aspiration horizontale (axial) et d’un refoulement vertical (radial). Leur diamètre d’aspiration est plus grand que celui du refoulement. Le montage avec accouplement à « spacer » facilite les interventions de maintenance car il permet le démontage du mobile sans débrider le corps de pompe ni déplacer le moteur.
Chez Wilo, la gamme standard est montée sur un châssis rigide en fonte pour assurer une meilleure rigidité de l’ensemble et est à fixer sur un massif en béton. La normalisation des pompes a pour principal objectif l’harmonisation des dimensions des produits réalisés par différents industriels. Ces pompes sont ainsi réalisées selon des normes (EN 733, DIN 24255), ce qui en facilite la maintenance et le remplacement.
La plage de fonctionnement optimale de ces pompes est donnée par la règle 0,7-1,1 qui correspond à un fonctionnement optimal entre 70% et 110% de débit par rapport au meilleur point de rendement. Elle garantit :
Cette plage de fonctionnement assure une durée de vie accrue de la pompe. La limite de fonctionnement minimale détermine le débit minimum nécessaire pour une bonne lubrification de la garniture mécanique.
La limite de fonctionnement maximale détermine le débit maximum au-delà duquel la puissance hydraulique sera supérieure à la puissance nominale du moteur (risque de surcharge moteur).
Dans un réseau à débit variable, le débit est inférieur à 25% du débit nominal, pendant 44% du temps du fonctionnement annuel . Il est donc recommandé de passer sur des pompes de type centrifuge monocellulaires en ligne ou monobloc « normalisée » EN 733, à moteur ventilé.
D’autres conceptions de pompes centrifuges existent, telles que les pompes monocellulaire auto-refroidies pour l’eau chaude sous pression jusqu’à 210°C, les pompes à plan de joint ou encore les pompes multicellulaires.
Gestion du débit minimum des pompes
Une pompe peut être endommagée par une élévation de la température dans le corps de pompe. L’accumulation d’énergie génère de la chaleur pouvant endommager l’arbre, la roue et la garniture mécanique. Il convient de s’assurer que le débit ne descend pas en dessous du débit volumique minimal Qmin.
Le débit minimal peut être assuré soit par un bipasse passif ou un bipasse actif tout en étant attentif à la compatibilité des débits et au dimensionnement. Son installation en bout de réseau est recommandée. Le débit minimal doit être ajusté correctement pour éviter une augmentation inutile des coûts de pompage.
Pour une valeur plus précise, le débit minimum d’une pompe dépend de sa courbe caractéristique maximale. Pour une pompe de type centrifuge monocellulaire en ligne ou monobloc « normalisée » EN 733, à moteur ventilé, le débit minimum requis se détermine par la formule suivante :
Qmin = 10% X Qmax pompe X (Vitesse de rotation au point de consigne/ Vitesse de rotation max).
Les valeurs de débits minimums sont indiquées par Wilo dans les courbes de pompe.
De manière générale et afin d’assurer un bon refroidissement du moteur, il est recommandé de ne pas descendre au-dessous de 20 Hz. Toutefois, la gamme de pompes Wilo-Stra-tos-GIGA permet de descendre jusqu’à près de 10 Hz grâce à un ventilateur surdimensionné et une gestion du flux d’air par capotage.
Une répartition du débit sur plusieurs pompes en parallèle, permet de réduire le débit minimum.
DEMANDE TECHNIQUE
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Coordonnées WILO France SAS
53, Bd De La Republique, Espace Lumiere, Bat 6 78403 Chatou Cedex