Réseaux de chaleur et de froid urbains

Le système d’expansion le plus couramment utilisé est le vase d’expansion à charge de gaz fixe et à pression variable, notamment dans les installations de petite et moyenne puissance. Pour les installations supérieures à 500 kW, d’autres systèmes sont proposés sur le marché, comme les groupes de maintien de pression à bâche ouverte, les groupes de maintien de pression à bâche fermée ou les vases d’expansion à compresseur d’air.

Vase d’expansion à charge de gaz fixe et à pression variable

Il s’agit de vases fermés constitués d’une enveloppe avec traitement de surface anticorrosion et d’une séparation totale entre l’eau et le gaz par vessie ou membrane. Ils sont installés sur la canalisation principale retour, montés directement sur la tuyauterie ou bien posés au sol. Ainsi, la membrane sera en contact avec une eau moins chaude ce qui favorisera sa longévité.

Il est recommandé d’assurer un contrôle de la pression au moins une fois par an. Avant la mise en température, la pression à l’intérieur du vase équilibre la pression statique de l’installation. L’azote occupe alors entièrement le volume du vase, la membrane restant plaquée contre la paroi.

Pendant la mise en température, le volume d’eau dans le circuit augmentant sous l’effet de la dilatation, la membrane se comprime. Le volume d’azote diminue tandis que la pression dans l’installation augmente. Après la mise en température, la pression finale avoisine la pression de tarage de la soupape de sécurité.

A l’arrêt de la chaudière, l’eau du circuit se refroidit et la pression dans l’installation diminue. L’eau contenue dans le vase retourne dans le réseau pour rétablir la pression et le volume.

Pour les circuits d’eau glacée, le volume d’expansion résultera, au contraire, d’une élévation de la température lors de l’arrêt de l’installation. En effet, le volume de l’eau diminue au refroidissement du réseau. Le vase d’expansion renvoie alors l’eau dans le circuit pour maintenir la pression.

A l’arrêt de l’installation, l’eau se dilate sous l’effet de la température ambiante. Le volume d’eau dilatée pénètre alors dans le vase, venant comprimer la membrane. Ces variations de pression et de volume de gaz obéissent à la loi de Mariotte.

Groupe de maintien de pression à bâche ouverte

Pour les installations de forte contenance, on a souvent recours à des systèmes sans vase d’expansion, dits systèmes de maintien de pression. Ces systèmes sont composés :

• D’un système de déverse par déversseur(s) sur les systèmes Wilo-WEH/WEV
• D’une bâche de stockage à pression atmosphérique
• D’un système de pompage
• D’un système d’appoint d’eau
• D’élément de reports d’informations
   

Dès que la pression dans le réseau devient trop forte, une ou deux vannes déverseuses réglables (avec filtre de protection monté en amont) laissent fuir le volume expansé vers la bâche de stockage. Dès que la pression dans le réseau est trop faible, l’eau de cette bâche est réintroduite dans le circuit par l’intermédiaire d’une pompe de réinjection de type multicellulaire.

Son rôle est de fournir un débit suffisant afin de compenser la contraction de l’eau du circuit. Le volume utile de la bâche doit être légèrement supérieur au volume d’expansion.

Sur les grandes installations, notamment les réseaux de chaleur, le volume d’expansion étant très important, il sera parfois nécessaire d’installer des bâches sur mesure de très grande capacité ou bien plusieurs bâches montées en  parallèle. Une électrovanne d’alimentation d’eau de ville permet les appoints d’eau automatiques du réseau avec une disconnexion naturelle dans la bâche.

Pour des réseaux avec des contraintes spécifiques, Wilo est en mesure de proposer des groupes de maintien de pression à bâche ouverte sur-mesure. Dans le langage Wilo, ces systèmes sont appelés « MSO ». Il est par exemple possible de proposer un groupe de maintien de pression équipé de pompes à vitesse variable, et de vannes pilotées pour la déverse.

Groupe de maintien de pression à bâche fermée avec vessie

Ces systèmes sont également adaptés aux installations de moyenne et forte contenance. Ces systèmes sont composés :

• D’un système de déverse par électrovanne(s) sur les systèmes Wilo-Sinum
• D’une bâche de stockage à vessie et à pression atmosphérique (sans contact avec l’air)
• D’un système de pompage 
• D’un système d’appoint d’eau
• D’élément de reports d’informations
• D’un système de dégazage associé à des bagues palls sur les systèmes Wilo-Sinum%
   

Dès que la pression dans le réseau devient trop forte, une ou deux électrovannes de déverse (avec filtre de protection monté en amont) laissent fuir le volume expansé vers la bâche de stockage. Dès que la pression dans le réseau est trop faible, l’eau de cette bâche est réintroduite dans le circuit par l’intermédiaire d’une pompe de réinjection de type multicellulaire. Son rôle est de fournir un débit suffisant afin de compenser la contraction de l’eau du circuit.

Le volume utile de la bâche doit être supérieur au volume d’expansion. Ce système Wilo-Sinum permet un meilleur dégazage de l’eau du réseau. Sur les grandes installations, notamment les réseaux de chaleur, le volume d’expansion étant très important, il sera parfois nécessaire d’installer des bâches sur mesure de  très grande capacité ou bien plusieurs bâches montées en parallèle. Une électrovanne d’alimentation d’eau de ville permet les appoints d’eau automatique du réseau.

Dégazage actif

L'utilisation de bagues PALL positionnées à l'entrée du vase d'expansion permet de dégazer l'eau de l'installation qui est déversée dans le vase d'expansion. La fonction « Turbo-vent » augmente considérablement la capacité de dégazage.

Les systèmes de vases fermés à pression constante

Dans ces systèmes, un dispositif permet de réguler la  pression du gaz par ajout ou suppression d’air comprimé. Contrairement aux vases à charge de gaz fixe, le fluide  caloporteur peut occuper l’ensemble du volume du réservoir. Lors de l’élévation de la température dans une installation, l’eau pénètre dans le vase, faisant augmenter la pression de l’air par compression. Un pressostat commande alors l’ouverture d’une électrovanne d’échappement. 

En sens inverse, un abaissement de la température entraîne une chute de la pression. Une commande pressostatique enclenche alors le fonctionnement du compresseur d’air. Ces systèmes ne permettent pas un appoint d’eau automatique du réseau. La gestion de la pression d’air par un compresseur peut engendrer des condensats entre la vessie et les parois du réservoir (corrosion).