L’ÉQUILIBRAGE HYDRAULIQUE J-M R. D-BTP 2006

Notions Rôle Risques encourus Généralité sur les méthodes d’équilibrage Méthode des températures Méthode des débits Méthode compensée Utilisation du mesureur de débit Estimation des économies à attendre d’un bon équilibrage

Cet émetteur est sous-alimenté : Notions Cet émetteur est sous-alimenté : débit puissance La puissance est insuffisante 90 °C 75°C La température émetteur est faible Δθ = 30 K Le Δθ est grand 60 °C

Cet émetteur est suralimenté : Notions Cet émetteur est suralimenté : débit puissance La puissance est excessive 90 °C 85°C La température émetteur est élevée Δθ = 10 K Le Δθ est faible 80 °C

Cet émetteur est correctement alimenté : Notions Cet émetteur est correctement alimenté : débit puissance La puissance est correcte 90 °C 80°C La température émetteur correcte Δθ = 20 K Le Δθ est correct 70 °C

Rôle Équilibrer une installation hydraulique permet de répartir correctement le fluide, afin d ’obtenir le débit souhaité dans chaque récepteurs. Donc d ’obtenir les températures souhaitées dans chaque pièce.

Risques encourus Les risques encourus sont avant tout d’ordres économiques et de manque de confort. En effet, sans l’équilibrage des différents circuits, des réseaux favorisés peuvent se trouver suralimentés, réduisant ainsi les débits disponibles pour d’autres circuits. Il conviendra donc d’équilibrer chaque circuit en ne lui distribuant que le juste débit nécessaire à assurer les besoins en énergie. Pour assurer cette opération d’équilibrage nous limiterons donc les débits dans les réseaux par « bridage ». Pour assurer l’efficacité de cette opération, elle doit être réalisée avec méthode en respectant certaines procédures.

Généralité sur les méthodes d’équilibrage Pour que les radiateurs émettent dans les conditions de calcul il faut que les température moyennes de chaque radiateurs soit identiques. Les différences températures entre l’aller et le retour doivent être identiques. Il faut que les pertes de charges au débit nominal soient égales sur chaque réseau de radiateur pris individuellement depuis la chaudière. Pour ce faire il faudra créer des pertes de charges sur les radiateurs les plus favorisé (les plus près de la chaudière).

Généralité R1 R3 R2 Soit l’installation de chauffage avec distribution en bi-tube suivante :

Généralité R1 R3 R2 Le circulateur a été calculé par rapport à la somme des pertes de charge du réseau le plus défavorisé ( boucle de R3).

Généralité R1 R3 R2 L’eau préférant le chemin le plus facile, passera en priorité par R1. C’est a dire le circuit qui a le moins de pertes de charges.

Généralité R1 R3 R2 L’eau préférant le chemin le plus facile, passera en priorité par R1. C’est a dire le circuit qui a le moins de pertes de charges. Ainsi que par R2

Généralité R1 R3 R2 Il va donc falloir créer des pertes de charges supplémentaires sur les circuits de R1 et de R2, en y ajoutant des organes de réglage qui permettront d’augmenter les pertes de charges des tronçons.

Généralité R1 R3 R2 Plus la boucle est favorisée, plus il faudra « fermer »* l’organe de réglage. * lors du réglage de cet organe, nous partons de la fermeture complète de celui-ci. Donc, en fait, il faudra plutôt « moins l’ouvrir ».

Généralité R1 R3 R2 L’équilibrage terminé, on obtient les débits souhaités dans les différentes boucles.

Généralité R1 R3 R2 Bien que théoriquement inutile, il sera toujours installé un organe d’équilibrage sur la boucle la plus défavorisée (R3), afin de pouvoir en ajuster le débit et souvent, d’isoler le radiateur.

Généralité R1 R3 R2 Le montage d’une boucle de TICKELMAN permet de simplifier l’équilibrage hydraulique d’une installation.

Généralité R1 R3 R2 Le montage d’une boucle de TICKELMAN permet de simplifier l’équilibrage hydraulique d’une installation.

Généralité R1 R3 R2 Le montage d’une boucle de TICKELMAN permet de simplifier l’équilibrage hydraulique d’une installation.

Généralité R1 R3 R2 Par exemple, la boucle R1 sera la plus favorisée sur le circuit « départ »,

Généralité R1 R3 R2 mais la plus défavorisée sur le circuit « retour ».

Généralité R1 R3 R2 Aucune des boucles sera plus ou moins favorisée que les autres

Méthode des températures  80°C 18 K  62°C La température d’arrivée d’eau à chaque radiateur est identique à la température de départ chaudière. Si les radiateurs sont correctement irrigués, l’écart de température sera identique. Les températures retour radiateurs devraient donc être identiques.

Méthode des températures  80°C 12 K 15 K 22 K  68°C  58°C  65°C Mais en réalité les températures de retour ne sont pas identiques. Ceci provient d’écarts de températures différents. Ces écarts sont dus à une mauvaise irrigation. Conséquence d’un déséquilibre hydraulique.

Méthode des températures  80°C 12 K 15 K 22 K  68°C  58°C  65°C Pour remédier à ce déséquilibre hydraulique il faudra mettre en place des vannes d’équilibrage. Et les régler pour diminuer plus ou moins les débits.

Méthode des températures  80°C 20 K  60°C Suite à ce réglage, les débits dans chaque boucle sont corrigés. Les écarts de températures seront identiques sur chaque émetteur. Les températures retour radiateurs seront identiques.

Méthode des températures  80°C 20 K  60°C En résumé, pour équilibrer les boucles, il suffit de jouer sur les vannes de réglage Afin d’obtenir des températures de retour identiques sur chaque émetteur. On s’assure ainsi indirectement que les écarts de températures sont identiques et donc que les débits sont corrects.

Méthode des températures Attention, le fait de modifier un réglage, occasionne une variation de débit dans les autres boucles !! L’équilibrage d’une installation sera donc une opération longue et fastidieuse...

Méthode des débits R1 R3 R2 Le bridage d’une vanne réduit le débit dans le circuit de celle-ci mais augmente le débit dans les autres circuits.

Repérer le circuit le plus défavorisé (ici R3) Méthode des débits R1 R3 R2 Repérer le circuit le plus défavorisé (ici R3)

Établir les débits souhaités pour chaque émetteur Méthode des débits R1 R3 R2 80 L/h 40 L/h 100 L/h Établir les débits souhaités pour chaque émetteur

Méthode des débits R1 R3 R2 80 L/h 40 L/h 100 L/h 120 L/h 40 L/h 60 L/h Mesurer les débits aux organes d’équilibrage. Nous avons 60 L/h de débit sur l’émetteur le plus défavorisé, soit 60 % du débit souhaité.

Méthode des débits R1 R3 R2 80 L/h 40 L/h 100 L/h 124 L/h 26 L/h 70 L/h Réglage 1 : Action sur la vanne d’équilibrage de R2 - 40 L/h souhaité * 60 % * 1,1(coefficient) = 26 L/h - les débits dans R1 et R3 augmentent

Méthode des débits R1 R3 R2 80 L/h 40 L/h 100 L/h 86 L/h 44 L/h 106 L/h Réglage 2 : Action sur la vanne d’équilibrage de R1 - 80 L/h souhaité - les débits dans R2 et R3 augmentent

Méthode des débits R1 R3 R2 80 L/h 40 L/h 100 L/h 86 L/h 44 L/h 106 L/h En fin d’opération, les circuits ne sont pas forcément réglés au bon débit mais se trouvent tous dans la même situation excessive ou insuffisante

Méthode des débits R1 R3 R2 80 L/h 40 L/h 100 L/h 86 L/h 44 L/h 106 L/h Nous pourrons ajuster le débit de l’ensemble du réseau en intercalant entre le réseau radiateurs et le retour chaudière une vanne d’équilibrage dite « générale » qui aura pour rôle de réduire proportionnellement les débits dans tous les émetteurs de la colonne concernée.

Méthode compensée R1 R3 R2 VRef VComp Nous règlerons la vanne de référence pour le débit souhaité R3, nous règlerons ensuite le débit R2 ajustant éventuellement avec la vanne de compensation, nous procéderons de manière identique pour R1.

Utilisation du mesureur de débit    220 L/h  120 L/h 40 L/h 60 L/h

Estimation des économies à attendre d’un bon équilibrage Supposons qu’un enregistrement de  ait permis d’estimer les températures niveau par niveau suivantes : R.d.C. : 21°C, 1er étage : 22°C, 2ème étage : 23°C, 3ème étage :19°C L’économie d’énergie due à un équilibrage parfait peut être estimée à : NIVEAU PART DES CONSOMMATIONS % (Proportion de déperdition) VARIATION DE LA TEMPÉRATURE INTÉRIEURE / 20°C % DE LA VARIATION DE CONSOMMATION DU NIVEAU / °C % DE LA VARIATION DE CONSOMMATION DU LOCAL R.d.C. 25 % - 1 K - 7 % - 1,75 % 1er étage 20 % - 2 K - 14 % - 2,8 % 2ème étage - 3 K - 21 % - 4,2 % 3ème étage 35 % + 1 K + 7 % + 2,5 % BILAN - 6 % Sur ce résultat idéal, on appliquera un coefficient de réussite (c) selon le principe d’équilibrage utilisé. (ex: Mesure des débits c = 0,8 ; Mesure des  c = 0,7 )