Principes Hydrauliques TD & TP Nom: Prénom: Entreprise: ......................... Bouteille casse pression Débit Pertes de charge HMT

Sommaire Les unités 3 Les pertes de charge 6 Les pompes 7 Les bouteilles casse pression 10 Comportement des émetteurs 11 L’équilibrage 13 Le simulateur hydraulique 14 Les essais 16 La soupape différentielle 22 Détermination d’un point de fonctionnement 23 Détermination des pertes de charge 25 La pompe électronique 26

a) Chaleur Massique de l’eau Avec Dn = Débit nominal en m3/h Les unités a) Chaleur Massique de l’eau Elévation de 1 K C = 1,16 Wh/Kg.K Anciennement C = 1 kcal/kg.K 1 Kg d’eau C = Quantité de chaleur nécessaire pour élever la température de 1 kg d’eau de 1K b) La puissance utile Td (°C) Tr (°C) Pu (kW) = Dn x ΔT x c Avec Dn = Débit nominal en m3/h Exercice Calculer la puissance d’une chaudière en kW et kcal/h avec : Dn = 4000 l/h Td = 75°C et Tr = 65°C Pu =

Les unités Les grandeurs physiques Le débit : Q en m3/h Le débit en volume Q d’un liquide est le volume de liquide qui traverse une section d'un tuyau pendant l'unité de temps. La résistance hydraulique : k Elle est créée par le frottement d’un fluide contre la paroi d’un tube ou par la résistance des éléments compris dans le circuit tels que coudes, vannes,… Dans le cas d’une installation de chauffage, on peut la considérer comme une grandeur constante La perte de charge : Δp en mCE C’est la chute de pression entre deux points A et B d'un tuyau. Elle est crée par une résistance hydraulique. Pour un écoulement de A vers B, on la note p = pA - pB .

Les unités Δp = k.Q2 Les grandeurs physiques Les analogies La hauteur manométrique d’une pompe : HMT en mCE C’est le gain en pression apporté par une pompe Les analogies Débit Q  Intensité du courant I Résistance hydraulique k  Résitance électrique R Perte de charge Δp  Tension U La relation entre ces trois grandeurs est la suivante : Δp = k.Q2

Pertes de charges Pdc = kq2 Test 1 Les pertes de charges entre A et B sont de 8 kpa pour 2 m3/h. Quelles sont-elles pour 4 m3/h? (100-50-32-24-16 kpa) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Test 2 Les pertes de charges entre A et B sont de 10,6 kpa pour 2,3 m3/h. Quelles sont-elles pour 3,5 m3/h? (35-30-24,5-16-15 kpa) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Test 3 Les pertes de charges entre A et B sont de 10 kpa pour 2 m3/h. Quel est le débit crée par un écart de pression de 40 kpa? (12-10-8-6-4 m3/h) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Test 4 Les pertes de charges entre A et B sont de 15,7 kpa pour 2,8 m3/h. (6,28-5,75-4,46-2-1 m3/h) …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Les pompes Test 1 On mesure sur une pompe un gain de pression de 1,25 mCE ou 12,5 kPa pour 25 m3/h. On désire doubler le débit, quel sera le nouveau gain de pression? (200-160-100-50-20 kPa) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Test 2 On mesure sur une pompe un gain de pression de 1,8 mCE ou 18 kPa pour 30 m3/h. On désire augmenter le débit à 40 m3/h, quel sera le nouveau gain de pression? (60-40-32-24-18 kPa) …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Comportement des pompes Montage de pompes en parallèle Les ………. s’ ajoutent. Débits Montage de pompes en série Les……….s’ ajoutent. HMT

Comportement des pompes Les circulateurs (cas de la MCA) Le point de fonctionnement Il se trouve à l’intersection de la courbe de la pompe avec celle du circuit. Celui du schéma ci-dessus correspond au fonctionnement de la pompe de charge de la chaudière MCA25 avec la chaudière seule. Le point de fonctionnement réel sera obtenu en additionnant la perte de charge du circuit à celle de la chaudière. Car dans un réseau en série, les pertes de charges s’ajoutent.

Les bouteilles casse-pression Sa fonction Séparer le circuit primaire du circuit secondaire de telle manière que les pressions et les circulations d’eau des deux cotés de la bouteille soient indépendantes. Les conditions à remplir - Dimensionnement en utilisant la règle des 3D Vitesse de l’eau dans la bouteille inférieure ou égale à 0,1 m/s Bouteille en position verticale Purgeur en partie haute Vanne de chasse en partie inférieure

Comportement des émetteurs Etude de l’influence du débit sur les émetteurs de chaleur Observations : ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Conclusions : _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

L’équilibrage Les grandeurs physiques Kv et Kvs : C’est l’ordre de grandeur du débit donné pour un organe en m3/h pour une pression différentielle de 1 bar dans le cas du Kv A pleine ouverture dans le cas du Kvs Le Zêta (Z) : Il définit la résistance hydraulique de la vanne en fonction de sa configuration. La pression différentielle : C’est l’équivalent d’une perte de charge entre deux points de mesure (voir page 4). L’autorité (a) : Elle définit l’influence d’un organe sur un réseau ou un tronçon de réseau. C’est un paramètre sans dimension compris entre 0 et 1, idéalement égal à 0,5 et dans tous les cas supérieur à 0,3. Une autorité de 0,5 est approchée lorsque les PDC de la vanne sont sensiblement égales à celles du réseau sur lequel elle doit influencer le débit.

L’équilibrage Les grandeurs physiques L’autorité (a) suite : Le diamètre d’une vanne s’établit en fonction des abaques des fabricants qui intègrent et prennent en compte cette autorité. L’expérience montre que la vanne est déterminée pour un diamètre inférieur à celui de la canalisation qui la supporte.

Le simulateur hydraulique Description du simulateur : Le simulateur comporte tous les éléments d’une installation. Par la fermeture de vannes, il sera possible d’étudier une configuration hydraulique donnée

Réglage Diematic Chaudière 1 : Puissance Chauffage : 100% Modulation Pompe : 100% Tmax circuit A : 45°C Tmax circuit B : 30°C

Essai N°1 Circuit hydraulique à simuler 1 MCA + 1 circuit direct + 1 circuit vanne Réglages (utiliser les repères du simulateur): Chaudière 1 en marche - Arrêt chaudière 2 Pompe P1 arrêtée P2 en marche Fermeture vannes : V3,V4, V5, V11, V12, V18, V19 Ouverture vannes : V1, V2, V6, V7, V10, V15, V16, V17, V20, V21

Essai N°1 Relevé des grandeurs mesurées Primaire Circuit Direct Circuit V3V Puissance échangée (kW) Débit (m3/h) Température aller (°C) Température retour (°C) Observations : ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Conclusions : ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Essai N°2 Circuit hydraulique à simuler MCA + 1 circuit direct + 1 circuit vanne Réglages (d’après schéma du simulateur) : Chaudière 1 en marche - Arrêt chaudière 2 Pompe P1 arrêtée - Pompe P2 en marche Fermeture vannes : V2, V6, V11, V12, V18, V19 Ouverture vannes : V1, V3, V4, V5, V7, V10, V15, V16, V17, V20, V21

Essai N°2 Relevé des grandeurs mesurées Primaire Circuit Direct Circuit V3V Puissance échangée (kW) Débit (m3/h) Température aller (°C) Température retour (°C) Observations : ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Conclusions : ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Essai N°3 Circuit hydraulique à simuler 1 MCA + 1 circuit direct + 1 circuit vanne Réglages (utiliser les repères du simulateur): Chaudière 1 en marche - Arrêt chaudière 2 Pompe P1 et P2 en marche Fermeture vannes : V1,V2, V6, V7, V18, V19 Ouverture vannes : V3, V4, V5, V10, V11, V12, V15,V16, V17, V20, V21

Essai N°3 Relevé des grandeurs mesurées Pompe 1 en marche Primaire Circuit Direct Circuit V3V Puissance échangée (kW) Débit (m3/h) Température aller (°C) Température retour (°C) Observations : ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Conclusions : ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Réglage de la soupape différentielle Fonction Elle est montée comme un by-pass entre le départ et le retour chauffage. Elle assure circuit chauffage fermé, un débit minimal dans la pompe. Elle évite ainsi les nuisances causées par les bruits de circulation (sifflements). Réglage de la soupape différentielle Mettre le point de consigne de la vanne en position max (visser vers la droite) Fermer les robinets des radiateurs Ouvrir la réglage soupape progressivement jusqu’à ce qu’elle s’ouvre (bruit de circulation) Ouvrir un robinet de radiateur la soupape doit se refermer - bloquer la soupape. Cas de la PAC ALEZIO: Ouvrir la réglage soupape progressivement jusqu’à ce que l’afficheur de l’ALEZIO indique un débit supérieur à 9 l/min (débit mini ALEZIO).

Détermination du point de fonctionnement Courbe de pompe d’une SXM 50-50N (sur chaudière C330) Lecture de la pression avale: Lecture de la pression amont: Hauteur manométrique déduite sur cette installation: Débit passant dans la chaudière: Estimation de la consommation électrique: Fermez partiellement la vanne, refaites une mesure . Qu’observez vous? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Détermination du point de fonctionnement Courbe caractéristique de la pompe WILO IONOS PARA RS25/6 Relevez les débits et inscrivez les points de fonctionnement dans le diagramme ci-dessus (V3V Ouverte) Réglage vanne ΔP Débit à vitesse mini (m3/h) Débit à vitesse maxi (m3/h) V10 = 7 constant V10 = 1 variable

Détermination des pertes de charges Courbe caractéristique de la vanne Oventrop DN 20 1000 100 10 10 100 1000 Reportez les points de mesure de la page 40 dans le diagramme ci-dessus et inscrivez les pertes de charges dans le tableau suivant : Réglage vanne Vitesse mini (mbar) Vitesse maxi V10 = 3

Réglage de la pompe électronique Fonction Les caractéristiques s’adaptent automatiquement aux besoins de l’installation, assurant ainsi un bon fonctionnement sans problème de bruit. En même temps, la consommation d’énergie est réduite. Appuyer sur la touche + pour atteindre le point de consigne maximum Appuyer sur la touche - pour atteindre le point de consigne minimum - + Réglage de la pompe en mode pression proportionnelle (2 voyants) Dans des systèmes à charge variable où la perte de charge dans les tuyauteries est importante. La perte de charge dans les vannes est inférieure à 50% de la perte de charge totale. C’est le cas des circuits radiateurs. Nous avons le débit, donc les pertes de charges qui diminuent dans les tubes, lorsque les robinets thermostatiques se ferment. + - + - - + Réglage de la pompe en mode pression constante (1 voyant) Y-a-t’il un mode fonctionnement à privilégier? Si oui, lequel? Dans des systèmes à charge variable où la perte de charge dans les tuyauteries est faible. La perte de charge dans les vannes est supérieure à 50% de la perte de charge totale. C’est le cas d’un circuit plancher-chauffant. Nous avons peu de variation de perte de charge.

Notes

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