Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 1 La qualité de l’eau de chauffage

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 2 Objectif : éviter les désordres et les dégâts sur le circuit de chauffage  Entartrage  Corrosion – Enlèvement de matière  Embouage

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 3 La qualité de l’eau concerne :  Eau de remplissage  Eau du circuit de chauffage  Eau d’appoint

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 4 Principales caractéristiques  Dureté TH en °f  pH (potentiel hydrogène = log 1/H + )  Conductivité en µS/cm  Turbidité

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 5 Dureté de l’eau TH Le bicarbonate de calcium Ca(HCO 3 ) 2 est à la base de la formation de carbonate de calcium. Il est instable et tend à se décomposer en carbonate de calcium CaCO 3 et en acide carbonique H 2 CO 3. La chaleur accélère cette transformation qui conduit au dépôt de calcaire et au dégagement de gaz carbonique.

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 6 Dureté de l’eau TH (Titre hydrométrique) Définition : Somme de la concentration en ions calcium et magnésium. C’est un indicateur de la minéralisation de l’eau  TH 1°f = 10 mg/l de CaCO 3 (Carbonate de calcium)  GH 1°d = 10 mg/l de CaO (Oxyde de calcium) 1°d = 1,785 °f

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 7 Dureté de l’eau TH TH de 0 à 5 : eau très douce TH de 5 à 10 : eau douce TH de 10 à 20 : eau moyennement dure TH de 20 à 40 : eau dure TH > 40 : eau très dure

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 8 Causes de l’entartrage  qualité de l’eau  volume d’eau de l’installation  volume eau d’appoint  température de paroi  conditions de fonctionnement Avec la température, le calcaire dissous et les ions hydrocarbonate se précipitent en carbonate de calcium Ca HCO 3 - CaCO 3 + CO 2 + H 2 O

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 9 Conséquences de l’entartrage  diminution de l’échange thermique  dégâts par surchauffe (fissures, …)  diminution des sections (vitesse)  augmentation des pertes de charge

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 10 Le risque dépend principalement :  de la puissance de l’installation  du volume spécifique l/kW  de la qualité de l’eau de remplissage et d’appoint  des caractéristiques du générateur

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 11 Les solutions : au niveau de la qualité d’eau  déminéralisation par osmose inverse ou lit filtrant  eau adoucie par échange d’ions  diminution, stabilisation de la dureté par traitement chimique (attention à la formation de boues)  traitement physique : efficacité ?

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 12 Les solutions : au niveau de la chaudière  température de paroi faible  répartition homogène des températures d’eau dans le corps de chauffe (circulation eau)  répartition homogène de l’échange thermique (gaz de combustion)  puissance adaptée aux besoins  brûleur modulant

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 13 Potentiel hydrogène pH Le pH mesure l'acidité ou l'alcalinité de l'eau  de 1 à 7 l'eau est acide;  à 7 elle est neutre, elle contient autant d'ions hydrogène H + que d' ions hydroxyde 0H - ;  de 7 à 14 elle est basique ou alcaline L’échelle de mesure du pH est logarithmique, c’est à dire que l’augmentation d’une unité traduit une concentration dix fois plus élevée en ions hydrogènes. Un pH de 7 est donc dix fois plus acide qu’un pH de 8…

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 14 Potentiel hydrogène pH Quelques valeurs de pH Jus de citron pH = 2,4 Cola pH = 2,5 Bière pH = 2,4 Eau pure pH = 7 Eau de mer pH = 8,0 Savon pH = 9 à 10 Hydroxyde de sodium pH = 14,0

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 15 La conductivité (µS/cm) La conductivité détermine l’ensemble des sels minéraux dissous dans une solution. Une eau douce a généralement une conductivité faible, une eau dure au contraire affichera une conductivité élevée. Les principaux sels dissous dans l’eau appelés ions se décomposent en 2 groupes : Les cations Calcium Ca ++ Magnésium Mg ++ Potassium K + Sodium Na + Les anions Bicarbonates HCO 3 - Chlorures Cl - Sulfates SO4 - - Nitrates NO 3 - Phosphates PO4 ---

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 16 La conductivité (µS/cm) Quelques exemples de valeurs de conductivité : Eau distillée : 0,5 µS/cm Eau de montagne : 1,0 µS/cm Eau courante : 500 à 800 µS/cm Eau potable : max 1055 µS/cm Eau de mer : µS/cm La mesure de la conductivité est simple. Elle permet d’apprécier approximativement la dureté de l’eau. On considère en gros que TH 1°f produit une conductivité de 20µS/cm à 20°C (ou GH 1°d produit 30µS/cm). A noter que l’activité ionique augmente avec la température (facteur de correction de la conductivité = 0,75 pour 30°C)

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 17 La corrosion Généralités  les oxydes métalliques qui se forment sur la paroi métallique constituent une couche de protection  le processus de corrosion est fonction de la qualité de cette protection, des caractéristiques de l’eau et du matériau  grand risque si formation de corrosion localisée

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 18 La corrosion Généralités Dégradation de la couche de protection par un processus chimique, physique, thermique et mécanique  pH trop faible  teneur en oxygène élevée  débits importants Corrosion rapide si petits défauts et grandes surfaces protégées Corrosion lente si conductivité faible

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 19 La corrosion de l’acier  corrosion par formation d’oxydes de fer (rouille) en présence d’oxygène dans l’eau (de l’air)  Selon conditions corrosion surfacique avec formation de boues ou corrosion perforante (pitting)  les produits issus de la corrosion peuvent nuire au bon fonctionnement de l’installation Important :  minimiser la pénétration d’oxygène  maintenir le pH > 8,3

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 20 La corrosion du cuivre  bonne tenue du cuivre et du laiton si l’eau présente un pH supérieur à 8,3 et faible concentration en oxygène  le laiton peut être sujet à corrosion ou à fissuration par perte de zinc  Érosion si vitesse > 2 m/s  corrosion localisée en présence de sulfates

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 21 La corrosion de l’aluminium Lors de la formation de la couche protectrice il y a dégagement d’hydrogène 2 Al + 3 H 2 0Al 2 O 3 + 3H 2 Si pH > 9,5 Al + 3H 2 O + NaOHNa(Al(OH) 4 ) + 1,5 H 2 Il y a enlèvement de matière

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 22 La corrosion de l’aluminium  corrosion perforatrice en cas de pénétration d’oxygène et en présence d’ions de chlore  Érosion si vitesse > 2 m/s

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 23 Cas de l’eau adoucie L’eau contient naturellement du gaz carbonique issu le l’air et du sol. La calcaire (carbonate de calcium) est dissous et l’eau se charge en bicarbonate de calcium Carbonate de calciumBicarbonate de calcium CaCO 3 + H CO 2 Ca(HCO 3 ) 2 L’adoucisseur par échange d’ions remplace les ions calcium (Ca) par des ions sodium (Na) Hydrocarbonate de sodium Ca(HCO 3 ) 2 + (R-0)Na 2 2NaHCO 3 + (R-O)Ca

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 24 Cas de l’eau adoucie L’hydrocarbonate de calcium se transforme : Etape 1 : 2NaHCO 3 Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 (t<100°C) Etape 2 : Na 2 CO 3 + H 2 0 2NaOH + CO 2 (t>100°C Hydroxyde de sodium (soude) Le sodium réagit en milieu aqueux très alcalin (formation d’hydroxyde se sodium) Na 2 CO 3 + H 2 0 2NaOH + NaHCO 3

Unternehmen Weishaupt Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D Schwendi Page 25 Prescriptions Weishaupt Exemple WTC GB  TH < 19 pour volume eau < 3500 l (sinon < 14)  pH = 8,5 +/- 0,5  Conductivité < 1000 µS/cm  Eau claire, limpide, sans dépôts  Oxygène < 0,05 mgl