Comment calculer la pression de l’eau ?

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Résumé

  • Étape 1 : Déterminer le volume de l’installation Vinst
  • Étape 2 : Calculer le volume d’expansion de l’eau Vexp Step
  • 3 : Calculer le volume net d’eau Vnet
  • Étape 4 : Calculer la pression de gonflage du réservoir Pgon
  • Étape 5 : Calculer la pression maximale admissible Pmax
  • Étape 6 : Calculer la pression finale Pfin
  • Étape 7 : Choisissez le volume réel du réservoir d’expansion Vr
  • Étape 8 : Calculer la pression initiale Pini

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Ici, nous reprenons le taille des récipients de dilatation fermés à pression variable. Pour ce qui est des récipients à expansion sous pression constante qui peuvent être trouvés dans de très grandes installations, nous renvoyons le lecteur intéressé au rapport technique du CSTC (no 1 — 1992) ou à la « Méthode de calcul des navires d’expansion dans les installations centrales de chauffage et de refroidissement » du SAPC Gestion des bâtiments.

Étape 1 : Déterminer le volume de l’installation de Vinst

Pour une nouvelle installation

La capacité totale en eau d’une nouvelle installation peut être calculée en ajoutant :

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  • La capacité des conduits. Le calcul de la grille révèle la longueur totale des tuyaux en fonction du diamètre du tuyau. Par conséquent, cette longueur doit être multipliée par la capacité en eau de chaque section, selon les tableaux suivants :

Tuyaux en acier

Diamètre

Contenance en eau

DN10 3/8″ 0,1227
DN15 1/2″ 0,2011
DN20 3/4″ 0,3664
DN25 1″ 0,5811
DN32 5/4″ 1.0122
DN40 6/4″ 1 3723
DN50 2″ 2.3328
DN65 2 1/2″ 3 8815
DN80 3″ 5.3456
DN100 4″ 9.0088
DN125 5″ 13.6226
DN150 6″ 19.9306

Tuyaux en Cuivre

Diametre

Contenance en eau

par x s

dire

12 x 1 0,010 0,079
14 x 1 0,012 0,113
15 x 1 0,013 0,133
16 x 1 0,014 0,154
18 x 1 0,016 0,201
20 x 1 0,018 0,254
22 x 1 0,020 0,314
28 x 1,5 0,025 0,491
34 x 1,5 0,031 0,755
42 x 1,5 0,039 1.195

Tuyaux synthétiques

Diamètre

Contenance en eau

de x

di

12 x 2 0,008 0,050
14 x 2 0,010 0,079
16 x 2 0,012 0,113
17 x 2 0,013 0,133
18 x 2 0,014 0,154
20 x 2 0,016 0.201
  • La capacité en eau des appareils : radiateurs, convecteurs, chaudières, appareils de chauffage,… spécifiés dans la documentation technique des fabricants.

Pour une installation existante

Pour les installations existantes dont le réseau de canalisations est inconnu, la capacité totale en eau peut être estimée sur la base des proportions suivantes :

Composants d’installation

Capacité d’eau

Chaudière en fonte 0,2.. 1,5
Chaudière en acier 0,7.. 4,5
Radiateurs à panneaux 2.5.. 7
Élément de radiateurs (acier) 8.. 16
Radiateurs en fonte 5.. 10
Radiateurs en aluminium 1.. 6
Convecteurs 0,3.. 2,5
Tubes (raccordement bitume) 1.5.. 4
Tubes (raccordement à un seul tuyau) 1.. 2

Installation complète avec

 :

Radiateurs à panneaux (Dim. sous le régime 90/70) 10
Élément de radiateurs (acier) (Dim. sous le régime 90/70) 14
Radiateurs en fer se faner (Dim. sous le régime 90/70) 12,5
Convecteurs (Dim. sous le régime 90/70) 6
Chauffage par le sol (pour l’eau T moyenne 40°C) 17
Exemple.

Une ancienne installation est équipée de radiateurs à panneaux et d’une chaudière en fonte de 400 kW. Sa capacité en eau est estimée à :

Estimation des composantes suivantes

Capacité d’eau de la chaudière :

400 x (0,2.. 1,5) = 80.. 600

Radiateurs à capacité d’eau :

400 x (2,5.. 7) = 1 000.. 2 800

Capacité d’eau des tuyaux :

400 x (1,5.. 4) = 600.. 1 600

Capacité totale en eau de l’installation :

80 1 000 600 = 1 680 à 600 2 800 1600 = 5 000

Selon l’estimation générale

Capacité totale en eau de l’installation :

10 x 400 = 4.000

Étape 2 : Calculer le volume de dilatation d’eau Vexp

Le volume d’expansion est l’augmentation du volume d’eau due à son chauffage. Pour calculer le réservoir d’expansion, on considère que l’eau est chauffée de 10°C à 90°C.

Vexp = Vinst x Cexp

où,

  • Vexp = volume de dilatation de l’eau
  • Cexp = coefficient de dilatation

La temperatura del agua

Cexp

10 0
20 0,0014
30 0.0040
40 0,0075
50 0,0117
60 0,0167
70 0.0224
80 0,0286
90 0,0355
Exemple.

Une ancienne installation est équipée de radiateurs à panneaux et d’une chaudière en fonte de 400 kW. Sa capacité en eau est estimée à 4 000.

Le volume d’expansion de l’eau de 10°C (eau urbaine) à 90°C est de :

4.000 x 0,0355 = 142

Étape 3 : Calculer le volume net d’eau Vnet

Le volume net d’eau est le volume d’eau dans le réservoir d’expansion de fonctionnement. Normal.

Vnet = Vinst x 0,01 Vexp

où,

  • Vinst x 0,01 est un volume de réserve qui vise à maintenir une quantité minimale d’eau dans le réservoir d’expansion lorsque l’installation est complètement refroidie (réserve de 1%). Si cette réserve n’est pas prise en compte, l’installation peut pénétrer dans un vide par rapport à son environnement chaque fois qu’elle refroidit, ce qui favorise la pénétration de l’air et la corrosion.
Exemple.

Une ancienne installation est équipée de radiateurs à panneaux et d’une chaudière en fonte de 400 kW. Sa capacité en eau est estimée à 4 000 et son volume d’expansion est de 142.

Le volume net de l’eau du réservoir d’expansion est :

VNet = 4 000 x 0,01 142 = 182

Étape 4 : Calculer la pression de gonflage du réservoir Pgon

La pression de gonflage est la pression dans le réservoir d’expansion qui ne contient pas encore d’eau, par exemple, avant qu’elle ne soit connectée à l’installation.

Règle générale

Il doit être choisi de sorte que lorsque l’installation est complètement refroidie, il y ait encore une surpression de 0,5 bar au point le plus élevé de l’installation. Pour une installation dont la température de l’eau ne dépasse pas 100°C, la pression générée par la hauteur d’installation à laquelle est ajoutée 0,3 bar comme pression de gonflage.

Pgon = (h/ 10) 0,3,

avec un minimum de 0,5 bar.

Où,

  • h est la différence de hauteur entre le réservoir d’expansion considéré au point d’installation le plus bas et le point d’installation le plus élevé.

Exemple.

La distance h séparant le réservoir d’expansion du radiateur le plus élevé est de 12 m.

Pression de gonflage du réservoir d’expansion

Pgon = (12/10) 0,3 = 1,5

Conditions particulières de contrôle

Les deux conditions suivantes doivent également être vérifiées si :

  • dans une construction basse (la hauteur entre les extrémités de l’installation est réduite),
  • lorsque la hauteur et/ou la distance entre le réservoir d’expansion et le circulateur et/ou la chaudière sont grandes.

Pour éviter la cavitation des circulateurs

La cavitation est la formation de bulles de vapeur qui éclatent dans certaines zones de la roue d’un circulateur. Est phénomène est une source de bruit, réduit la hauteur manométrique du circulateur et l’endommage.

Il apparaît lorsqu’un vide est maintenu dans l’aspiration du circulateur.

Le facteur NPSH est spécifié par les fabricants de pompes, dans leur catalogue. Il s’agit de la pression minimale qui doit être observée à l’entrée de votre pompe pour éviter la cavitation.

La pression minimale dans le réservoir de dilatation ne doit pas être réduite au-dessous :

Pgon > NPSH (HxP/ 10) ΔpXP

où,

  • NPSH = pression nette d’aspiration du circulateur spécifiée par le fabricant (1 bar = 10 mCe = 100 kPa)
  • HxP = hauteur entre le point de raccordement du réservoir d’expansion et la pompe

  • ΔPXP = perte de pression de la section de tuyau reliant le circulateur au réservoir d’expansion, y compris la perte de pression de la chaudière si elle est entre le circulateur et le réservoir d’expansion
Exemple.

Prenons l’exemple ci-dessus. La distance entre le réservoir d’expansion du radiateur le plus élevé est de 12 m. La hauteur séparant la pompe du réservoir d’expansion est de 1 m La perte de pression du tuyau séparant le réservoir d’expansion du circulateur est de 0,4 kPa (100 pa/m pour 4 m) ou 0,004 bar. Celui de la caldeira est de 0,002 bar.

Le fabricant de la pompe annonce un NPSH de 2 m CE (ou 0,2 bar).

Pression de gonflage du réservoir d’expansion

Pgon = 0,2 (1/10) 0,006 = 0,306

La valeur de 1,5 bar calculée dans l’exemple ci-dessus sera choisie.

Pour éviter d’ébullition dans le chaudière

Une situation similaire se produit lorsque le fabricant Utilisation d’une chaudière impose une pression minimale sur la chaudière pour éviter l’eau bouillante qui causera du bruit et des dommages.

Page > Pchau (HxC/ 10) ΔpxC

où,

  • Pchau = pression minimale de la chaudière imposée par le fabricant (1 bar = 10 mCe = 100 kPa)
  • HxC = hauteur entre le point de raccordement du réservoir d’expansion et le point le plus élevé de la chaudière (cette pression est positive si le point de raccordement du réservoir est inférieur au point supérieur de la chaudière et négative dans le cas contraire)
  • ΔpxC = perte de charge de section au point de raccordement du réservoir d’expansion et au point supérieur de la chaudière (y compris la chaudière)

Étape 5 : Calculer la pression maximale admissible Pmax

La pression maximale admissible « Pmax » est celle qui ne peut pas être dépassée dans le réservoir expansion lorsque l’installation est chauffée. Il est atteint à la pression d’ouverture de la soupape de sécurité de la chaudière « Ps ». Si le réservoir d’expansion est près de la chaudière « Pmax » est presque égal à « Ps ». L’écart est significatif si :

  • la différence de hauteur entre le réservoir d’expansion et la soupape de sécurité est importante,
  • la pompe est placée entre le réservoir d’expansion et la chaudière (la pression effective de la pompe doit être prise en compte).

Pmax = Ps (HxS/ 10) — PP

  • Pp = pression de la pompe (prise en compte uniquement si la pompe se trouve entre le réservoir et la chaudière) (1 bar = 10 mCe = 100 kPa)
  • HxS = hauteur entre le point de raccordement du récipient et la soupape de sécurité (cette pression est positive si le point de raccordement du réservoir est inférieur au point supérieur de la chaudière et négative dans le cas opposé).

Étape 6 : Calculer la pression finale Pfin

C’ est la pression qui ne peut pas être dépassée dans l’installation d’exploitation.

Pfin = Pmax — 0,5

Exemple.

Si la soupape de sécurité est réglée à 3 bars et que le réservoir d’expansion est près de la chaudière :

Pfin = 3 — 0,5 = 2,5

Étape 7 : Choisissez le volume réel du réservoir d’expansion Vr

Le volume du réservoir d’expansion choisi doit être supérieur à :

Vr > Vnet/Fp

où,

  • Fp est appelé le facteur de pression. Fp = (Pfin — Pgon)/(Pfin 1)

Exemple : Une ancienne installation est équipée de radiateurs à panneaux et d’une chaudière en fonte de 400 kW. Sa capacité en eau est estimée à 4 000 et son volume d’expansion est de 142.

Le volume net de l’eau du réservoir d’expansion est :

Vnet = 4 000 x 0,01 142 = 182

Si la soupape de sécurité est réglée à 3 bars et que le réservoir d’expansion est près de la chaudière :

Pfin = 3 — 0,5 = 2,5

La distance entre le réservoir d’expansion et le radiateur le plus élevé est de 12 m :

Pgon = (12/10) 0,3 = 1,5

VR > 182 x (2,5 1)/(2.5 — 1,5)

VR > 637

Un ou plusieurs récipients d’expansion doivent être choisis pour un volume total de 650 litres.

Étape 8 : Calculer la pression initiale Pini

C’est la pression initiale qui doit être réglée sur le manomètre, lorsque l’installation est froide. Cela dépend du volume d’eau de réserve « Vres » réellement obtenu avec le réservoir d’expansion choisi :

Vres = Fp x Vr — Vexp

= (Pfin — Pgon)/(Pfin 1) x Vr — Vexp

Pini = (Vr x (Pgon 1)/(Vr — Vres)) — 1

Exemple.

Une ancienne installation est équipée de radiateurs à panneaux et d’une chaudière en fonte de 400 kW. Votre capacité à l’eau est estimée à 4 000 et son volume de dilatation d’eau est de 142, la pression finale maximale est de 2,5 et la pression de gonflage est de 1,5 et le volume du récipient choisi est de 650.

Le volume de réserve effectivement obtenu avec ce vase est :

Vres = 2,5 — 1,5) x 650/ (2,5 1 — 142 = 43,7

La pression initiale à régler au manomètre de l’installation (c’est-à-dire la pression relative) est donc de :

Pini = (650 x (1,5 1)/(650 — 43,7)) — 1 = 1,7

Sources

)

↑1 2,5 – 1,5) x 650/ (2,5 1

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