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Manuel de l’équilibrage Comprendre l’équilibrage d’installations de chauffage et de climatisation

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Manuel de l’équilibrage

Comprendre l’équilibrage d’installationsde chauffage et de climatisation

1 INTRODUCTION .................................................................................................................. 3

1.1� Conséquences�dues�à�un�non-respect�de�l’équilibrage�hydraulique��..................................................................... 31.1.1 Inégaleémissioncalorifique....................................................................................................................... 41.1.2 Retarddelaremontéeduchauffageaprèsunabaissementnocturne........................................................ 41.1.3 Problèmesdebruit..................................................................................................................................... 41.1.4 Lesécartsdetempératurerequisnesontpasatteints............................................................................... 41.1.5 Problèmestechniquesdemesureetderéglage........................................................................................ 51.1.6 Coûtsénergétiquesinutilementélevés....................................................................................................... 5

1.2� Un�problème�et�sa�solution�................................................................................................................................... 5

2 PRINCIPES DE BASE DE L’ÉQUILIBRAGE HYDRAULIQUE ............................................ 6

2.1� Installation�statiquement�équilibrée��...................................................................................................................... 62.1.1 Equilibragestatiqueavecdesvannesthermostatiquesderadiateur........................................................... 62.1.2 Equilibragestatiqueavecvannesd’équilibrage.......................................................................................... 7

2.2� Installation�avec�équilibrage�dynamique��............................................................................................................... 8

2.3� Résumé��............................................................................................................................................................... 9

2.4� Stratégies�concernant�l’équilibrage��...................................................................................................................... 92.4.1 Equilibrageauniveaudesconsommateurs................................................................................................ 92.4.2 Equilibrageauniveaudutronçon............................................................................................................... 9

2.5� Méthodes�d’équilibrage��..................................................................................................................................... 102.5.1 Laméthodedelatempérature................................................................................................................ 102.5.2 Laméthodeproportionnelle..................................................................................................................... 112.5.3 Méthodeaveccontrôled’untronçonderéférence.................................................................................. 112.5.4 Méthodeauxiliaireavecvannesd’équilibrageetprisesdemesuredelapression.................................... 122.5.5 LaméthodedemesureHoneywell.......................................................................................................... 12

3 PROCEDURE ..................................................................................................................... 13

3.1� Travaux�préparatoires��........................................................................................................................................ 133.1.1 Déterminationdesdébitsnécessaires..................................................................................................... 133.1.2 Influencedusystèmed’émissiondechaleur............................................................................................ 15

3.2� Préparatifs�sur�l’installation��................................................................................................................................ 16

4 LA METHODE PROPORTIONNELLE ............................................................................... 17

4.1� Mesure�des�débits�effectifs��................................................................................................................................ 17

4.2� Equilibrage�des�tronçons��................................................................................................................................... 17

4.3� Réduction�sur�le�quotient�R=1.0��........................................................................................................................ 17

5 EXEMPLES DE CALCUL .................................................................................................. 18

5.1� Exemple�de�détermination�de�robinets�thermostatiques��..................................................................................... 18

5.2� Exemple�de�détermination�d’une�vanne�d’équilibrage��........................................................................................ 22

5.3� Exemple�de�dimensionnement�d’un�régulateur�de�pression�différentielle��............................................................ 23

6 VUE D’ENSEMBLE CONCERNANT LES PRODUITS ...................................................... 25

6.1� Kombi-3-plus��.................................................................................................................................................... 256.1.1 Noticesd’utilisation................................................................................................................................. 26

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Introduction

1 INTRODUCTIONLes�exigences�actuelles�concernant�les�installations�de�chauffage�et�de�climatisation�sont�multiples.�Les�utilisateurs�finaux�demandent�à�leur�installation�d’être�économique.�De�leur�coté,�les�fabricants�doivent��proposer�des�produits�performants�et�facile�d’utilisation�et�d’installation.

Les�systèmes�surdimensionnés�tout�comme�les�installations�mal�ou��pas�du�tout�équilibrés�sur�un�plan�hydraulique�devraient�appartenir�au�passé.�Ce�sont�justement�de�telles�installations�qui�occasionnent�constamment�des�problèmes�dans�la�pratique.�Les�radiateurs�ne�chauffent�pas�correctement�et�les�robinets�thermostatiques�engendrent�des�bruits�gênants�avec�pour�résultat�final�des�coûts�plus�élevés�que�ceux�initialement�prévus.

Le�présent�document�a�pour�but�de�donner�un�aperçu�des�exigences�actuelles�et�de�servir�de�fil�rouge�en�ce�qui�concerne�l’équilibrage�hydraulique.�La�première�partie�du�manuel�traite�de�la�théorie�de�l’équilibrage�hydraulique,�viennent�ensuite�des�exemples�pratiques�concernant�les�méthodes�d’équilibrage�au�moyen�d’enregistrements.�Un�certain�nombre�d’exemples�servent�à�décrire�comment�déterminer�des�robinets�thermostatiques�et�la�robinetterie�d’équilibrage.

1.1 Conséquences dues à un non-respect de l’équilibrage hydraulique

Une�installation�moderne�distribue�au�moyen�de�pompes�les�calories�ou�frigories�de�manière�égale�vers�toutes�les�pièces�en�fonction�de�la�demande.�Selon�la�performance�du�système,�une�quantité�d’eau�bien�définie�circule�au�travers�la�tuyauterie.�

Comme�dans�tous�les�systèmes�avec�localement�séparation�des�sources�de�production�et�de�distribution�du�chaud�et�du�froid,�le�système�est�confronté�au�problème�de�la�distribution�selon�la�demande.�L’eau�s’écoule�toujours�dans�le�sens�de�la�moindre�résistance.�Dans�une�installation��non�équilibrée,�cela�signifie�que�c’est�toujours�le�tronçon�le�plus�proche�de�la�pompe�qui�est�le�plus�favorisé,�et�donc�qui�reçoit�le�plus�grand�volume�d’eau.�

En�effet,�la�résistance�opposée�à�l’eau�par�ce�tronçon�est�moindre�que�celle�de�tout�autre�portion�de�circuit�puisque�l’eau�a�un�parcours�plus�court�à�effectuer,�donc�une�résistance�moindre�à�vaincre.�Ce�sont�les�corps�de�chauffe�de�ce�tronçon�qui�reçoivent�au�début�la�plus�grande�quantité�d’eau.�

Inversement,�c’est�le�tronçon�le�plus�éloigné�par�rapport�à�la�pompe�qui�en�reçoit�le�moins.�Et�les�échangeurs�situés�plus�loin�dans�ce�tronçon�sont�ceux�qui�reçoivent�le�moins�de�calories�ou�de�frigories,�la�distance�à�parcourir�pour�arriver�jusqu’à�eux�étant�plus�grande,�donc�présentant�une�plus�grande�résistance�de�tuyauterie�à�vaincre.�Dans�ces�tronçons�hydrauliques�les�plus�défavorisés,�les�échangeurs�les�plus�éloignés�sont�insuffisamment�irrigués.�

Les conséquences : les�échangeurs�de�chaleur�et�tronçons�les�plus�proches�de�la�centrale�reçoivent�trop�d’eau�et�les�plus�éloignés�pas�assez�d’eau.

Dans�la�pratique,�ce�problème�est�souvent�évalué�de�manière�incorrecte.�En�effet,�trop�souvent,�le�diagnostic�porte�sur�une�pompe�sous-dimensionnés,�une�température�de�départ�de�l’eau�trop�faible�ou�un�défaut�au�niveau�de�la�régulation.�Le�résultat�d’une�telle�erreur�de�diagnostic�est�que�l’on�augmente�le�débit�de�la�pompe,�voire�même�qu’on�la�remplace�par�une�autre�plus�puissante,�que�l’on�augmente�la�température�de�l’eau�de�départ�ou�que�l’on�fausse�le�réglage�de�la�régulation.�

Une�installation�«retouchée»�de�cette�manière�peut�certes�éventuellement�satisfaire�la�température�ambiante�souhaitée,�mais�les�trop�forts�débits�d’eau�ou�les�trop�fortes�températures�d’eau�de�départ�et�donc�aussi�de�retour�sont�les�motifs�d’autres�inconvénients�qui�à�leur�tour�engendrent�des�réclamations.�

Pour�cette�raison,�on�a�décrit�ci-après�les�défauts�les�plus�fréquents�résultant�d’un�déséquilibrage�hydraulique�de�l’installation.

Fig. 1: répartitioninégaledel’eaudansuneinstallationhydrauliquenonéquilibrée

Introduction

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1.1.1 Emission calorifique inégale L’émission�calorifique�d’un�radiateur�ou�d’un�échangeur�de�chaleur�est�largement�fonction�du�débit�d’eau�qui�le�traverse.��Si�ce�débit�est�trop�élevé,�le�local�est�surchauffé�alors�qu’un�trop�faible�débit�entraîne�une�température�ambiante�insuffisante.

A�l’intérieur�d’une�certaine�plage,�le�chauffage�par�radiateur�est�relativement�tolérant,�ce�qui�signifie�qu’une�légère�réduction�du�débit�de�l’eau�entraîne�une�faible�baisse�de�la�température�ambiante.�D’un�autre�côté,�un�doublement�du�débit�n’entraîne�qu’une�légère�augmentation�de�la�température�ambiante.

Cet�état�de�fait�est�souvent�pris�pour�alibi�pour�ne�pas�procéder�à�l’équilibrage�hydraulique�de�l’installation.�Le�diagramme�ci-dessous�montre�la�relation�entre�la�température�ambiante�et�le�débit�pour�une�température�de�départ�et�de�retour�de�l’eau�de�70/55°C�et�un�corps�de�chauffe�d’exposant�η�=�1,3,�le�tout�pour�une�température�ambiante�de�20°C.

Fig. 2: Relationentrelatempératureambianteetledébit

Notons�qu’un�débit�de�60-70�%�entraîne�un�abaissement�de�la�température�ambiante�à�environ�18°C,�ce�qui�représente�un�manque�de�confort.

1.1.2 Retard de la remontée du chauffage après un abaissement nocturne

Une�conséquence�typique�de�l’absence�d’un�équilibrage�hydraulique�est�celle�qui�se�manifeste�au�printemps�et�en�automne�après�des�nuits�froides.�Au�petit�jour,�le�chauffage�repart�après�un�réduit�nocturne�mais�seuls�les�consommateurs�les�plus�proches�de�la�pompe�sont�alimentés.�Une�fois�la�demande�satisfaite�et�après�réduction�du�débit�d’eau�par�fermeture�progressive�des�robinets�thermostatiques,�l’installation�dispose�de�suffisamment�d’eau�pour�alimenter�les�consommateurs�les�plus�éloignés.�

Il�est�alors�souvent�déjà�midi,�voire�l’après-midi�lorsque�ces�consommateurs�sont�correctement�alimentés�et�que�les�pièces�atteignent�la�bonne�température�ambiante.�Le�phénomène�peut�très�bien�avoir�disparu�le�lendemain.�Il�suffit�que�le�bâtiment�se�soit�moins�refroidi�du�fait�d’une�température�nocturne�plus�douce�et�que�la�demande�calorifique�se�réduise�pendant�la�phase�de�remontée�du�chauffage.

1.1.3 Problèmes de bruitLe�problème�évoqué�ci-dessus�figure�2)�montre�clairement�qu’un�trop�grand�débit�n’est�pas�nécessairement�considéré�comme�un�défaut,�l’augmentation�de�la�température�ambiante�n’étant�pas�aussi�prononcée�que�la�réduction�de�la�température.

Débit en %

Tem

péra

ture

am

bian

te e

n °C

Température départ/retour 70/55°Température ambiante ϑ= 20°C Exposant du radiateur η=1,3

Toutefois,�un�débit�inutilement�élevé�peut�souvent�entraîner�des�bruits�de�circulation�dans�les�tuyauteries.�

Les�robinets�thermostatiques�qui�servent�en�premier�lieu�à�réguler�la�température�ambiante�en�modulant�le�débit�ne�peuvent�pas�être�soumis�à�de�trop�fortes�pressions�différentielles,�les�petites�sections�de�passage�nécessaires�pour�obtenir�une�régulation�fine�entraînant�des�turbulences�trop�prononcées�du�fluide.�Ce�sont�ces�turbulences�qui�occasionnent�les�bruits�de�circulation.�Pour�éviter�cela,�les�robinets�thermostatiques�ne�devraient�pas�être�soumis�à�des�pressions�différentielles�supérieures�à�200�mbar.�Si�une�vanne�est�maintenant�calculée�pour�fonctionner�à�une�pression�différentielle�de�par�exemple�150�mbar,�une�augmentation�du�débit�entraîne�rapidement�le�dépassement�de�cette�valeur�de�seuil.

1.1.4 Les écarts de température requis ne sont pas atteints

La�puissance�calorifique�transportée�par�le�fluide�est�définie�comme�suit�:

P�� puissance�en�W�du�fluide�calorifique�q�� débit�en�kg/s�cp�� chaleur�spécifique�du�fluide�cp�=�� 4186�J/kg�K�pour�de�l’eau�à�60°C�υS�:�� température�de�l’eau�de�départ�en�°C�υR�:�� température�de�l’eau�de�retour�en�°C�∆t�� écart�de�température

Cette�relation�met�en�évidence�qu’un�doublement�du�débit�q�entraîne�la�division�par�deux�de�l’écart�de�température�∆t.�Ceci�n’est�pas�sans�conséquences�pour�les�installations�et�composants�qui�dépendent�d’une�basse�température�de�retour.

Exemple�:

Chaudières à condensation

Elles�utilisent�l’énergie�générée�par�la�condensation�pour�augmenter�le�rendement.�Cela�signifie�que�le�rendement�élevé�donné�par�le�constructeur�ne�peut�être�atteint�que�si�l’on�ne�dépasse�pas�une�certaine�température�minimale�des�retours.

Chauffage urbain ou à distance

Les�exploitants�des�réseaux�de�chauffage�urbain�demandent�à�ce�que�l’on�utilise�de�manière�aussi�économique�que�possible�leurs�réseaux.�Ceci�est�possible�si�on�peut�alimenter�de�nombreux�consommateurs�avec�un��faible�débit.�Pour�cette�raison,�de�tels�réseaux�sont�donc�exploités�avec�une�température�de�départ�élevée�et�une�faible�température�des�retours.�Pour�encourager�les�consommateurs�à�adapter�leurs�systèmes�à�cet�écart�élevé�entre�températures�de�départ�et�de�retour,�les�fournisseurs�proposent�des�bonus�tels�que�tarifs�préférentiels�aux�consommateurs�qui�répondent�à�ces�critères.�Ce�tarif�préférentiel�n’est�plus�garanti�si�la�température�des�retours�s’élève,�suite�à�l’absence�d’un�équilibrage�hydraulique.

∆t�=�ϑS�-�ϑR

P�=�q�x�cp�x�∆t

Introduction

1.1.5 Problèmes techniques de mesure et de réglage

Les�vannes�de�réglage�sont�conçues�de�manière�à�ce�que�la�puissance�fournie�par�la�vanne�soit�régulée�sur�toute�la�course�du�clapet.�Un�débit�trop�élevé�a�les�mêmes�effets�qu’un�régulateur�surdimensionné.�La�plage�de�fonctionnement�du�régulateur�est�réduite�et�le�saut�d’ouverture�(débit�de�fuite)�inhérent�aux�tolérances�de�fabrication�de�la�vanne�augmente.�Ceci�influe�sur�le�comportement�du�réglage�qui�dans�certains�cas�peut�se�refléter�par�un��comportement�instable�de�la�régulation.

Fig. 3: Courbecaractéristiqued’unevannederéglagedanslecasd’unexcèsdedébit.Laplagedefonctionnementestréduiteàenviron55%

1.1.6 Coûts énergétiques inutilement élevésLes�inconvénients�ci-dessus�ont�un�effet�défavorable�sur�le�confort�et�se�caractérisent�généralement�par�des�réclamations.�Un�autre�problème�résultant�de�l’absence�d’un�équilibrage�hydraulique�peuvent�être�les�coûts�énergétiques�inutilement�élevés�du�fait�de�l’augmentation�de�puissance�de�la�pompe,�un�plus�grand�débit�augmentant�aussi�la�consommation�électrique.�

Dans�les�bâtiments�modernes�bien�isolés,�la�part�de�l’énergie�consommée�par�la�pompe�comparée�au�rendement�du�chauffage�a�augmenté�en�importance�parce�que�le�débit�n’est�pas�diminué�avec�la�réduction�de�la�demande�calorifique�ou�frigorifique.�Les�radiateurs�continuent�encore�à�occuper�la�largeur�des�fenêtres�et�peuvent�pour�cette�raison�fonctionner�avec�une�température�de�départ�plus�faible�que�dans�les�bâtiments�mal�isolés.�Les�plus�basses�températures�de�départ�ont�aussi�un�effet�positif�sur�l’efficacité�du�générateur�de�chaleur�et�sur�les�déperditions�dues�au�transport�dans�les�tuyauteries.�Cette�loi�générale�s’applique�bien�entendu�aussi�aux�systèmes�de�climatisation�dans�les�bâtiments�faisant�appel�à�l’eau�glacée.�Plus�la�température�moyenne�de�départ�et�de�retour�est�proche�de�celle�de�la�température�ambiante�et�plus�les�déperditions�par�distribution�sont�faibles.

Plage de fonctionnement

Ren

dem

ent P

en

%

Course de la vanne en %

P

1.2 Un problème et sa solutionLa�solution�à�tous�ces�inconvénients�est�bien�connue.�Par�un�équilibrage�hydraulique�de�l’ensemble�de�l’installation,�les�pertes�de�charge�des�différents�consommateurs�sont�harmonisées�de�manière�à�ce�que�chaque�échangeur�de�chaleur�reçoive�exactement�la�quantité�d’eau�requise.

L’équilibrage hydraulique entraîne:

•� Une�alimentation�égale�de�tous�les�échangeurs�de�chaleur�et�tronçons

•� Une�minimalisation�des�bruits�de�circulation

•� Un�bon�débit�d’eau�véhiculé�par�les�pompes

•� Des�économies�d’énergie

L’installateur�livre�à�son�client�une�installation�fonctionnant�sans�problèmes�de�manière�économique�et�écologique,�le�tout�sans�dépenses�énergétiques�supplémentaires�et�pertes�de�confort.�

Les avantages d’un équilibrage hydraulique sont :

•� Economies�d’énergie

•� Confort�accru�et�absence�de�bruits

•� Réduction�des�émissions�de�CO2

•� Une�utilisation�des�ressources�plus�efficace

Principes�de�base�de�l’équilibrage�hydraulique

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2 PRINCIPES DE BASE DE L’ÉQUILIBRAGE HYDRAULIQUEL’équilibrage�hydraulique�garantit�une�alimentation�correcte�en�calories�et�frigories�à�chaque�échangeur�en�égalisant�les�pertes�de�charges�de�tous�les�tronçons�pour�obtenir�les�débits�nominaux.

Dans�la�pratique,�il�y�a�différentes�possibilités�pour�remplir�cette�tâche.�La�meilleure�procédure�pour�une�installation�donnée�dépend�de�nombreux�facteurs,�y�compris�la�dimension�de�l’installation,�la�disposition�des�tronçons�de�distribution�et�celle�des�consommateurs�ainsi�que�des�données�locales.

2.1 Installation statiquement équilibréeDans�cette�installation,�on�incorpore�dans�les�tronçons,�dans�la�distribution��et�au�niveau�de�l’échangeur�de�chaleur�des�résistances�additionnelles�sous�forme�de�vannes�de�réduction�réglables.�Le�circuit�avec�la�plus�forte�résistance�n’est�pas�bridé,�par�contre�celui�qui�a�la�plus�faible�résistance�est�le�plus�bridé.�La�perte�de�charge�requise�par�ces�vannes�de�réglage�se�calcule�en�comparant�la�perte�de�charge�des�tronçons�individuels.�Pour�ce�calcul,�on�détermine�la�pression�d’alimentation�requise�par�tous�les�tronçons�et�la�différence�entre�les�différentes�pressions�d’alimentation�est�ensuite�à�appliquer�aux�vannes�de�réduction�concernées.�Cette�procédure�est�rapide�et�simple�à�réaliser�en�utilisant�un�logiciel�moderne�de�calcul.�Le�résultat�obtenu�est�une�valeur�de�réglage�pour�les�différentes�vannes,�valeur�avec�laquelle�on�génère�alors�la�résistance�additionnelle.�Une�installation�ainsi��réglée�est�équilibrée�sur�un�plan�statique�et�optimisée�pour�un�état�donné�d’une�installation.�C’est�normalement�l’état�de�la�demande�maximale.�Le�chapitre�5�contient�quelques�exemples�de�ce�type�d’équilibrage.

2.1.1 Equilibrage statique avec des vannes thermostatiques de radiateur

Dans�de�plus�petites�installations,�par�exemple�des�installations�de�chauffage�dans�le�secteur�résidentiel�avec�un�petit�nombre�de�radiateurs,�l’équilibrage�au�moyen�de�robinets�thermostatiques�et/ou�d’isolement�au�niveau�du�corps�de�chauffe�est�suffisant.�Des�vannes�de�régulation�additionnelles��ne�sont�généralement�pas�nécessaires.

Les�fabricants�de�vannes�et�de�robinetterie�proposent�diverses�solutions�pour�faciliter�aux�bureaux�d’étude�et�aux�installateurs�le�préréglage,�c’est-à-dire�l’équilibrage�hydraulique.��Deux�options�principales�sont�à�considérer:�

Certains�préfèrent�les�robinets�thermostatiques�avec�préréglage,�d’autres�sont�en�faveur�de�robinets�thermostatiques�avec�limitation�fixe�selon�le�principe�de�la�limitation�du�Kv�couplés�avec�un�robinet�de�réglage�monté�sur�le��retour.

Vannes thermostatiques avec KV fixe

Lorsque�que�l’on�opte�pour�une�solution�avec�des�robinets�thermostatiques�à�KV�fixe,�il�faudra�s’assurer�du�bon�dimensionnement�de�ceux-ci�en�fonction�de�l’installation.Lorsque�l’installation�est�mise�en�service,�certains�robinets�thermostatiques�commencent�de�suite�à�se�fermer�pendant�que�d’autres�s’ouvrent��éventuellement�davantage.�Il�en�résulte�que�les�différents�robinets��thermostatiques�présentent�des�propriétés�hydrauliques�totalement�différentes�de�celles�prises�en�compte�lors�du�calcul.�Des�pressions�différentielles�plus�petites�ou�plus�grandes�se�produisent�avec�pour�résultat�une�plus�grande�ou�plus�petite�course�de�clapet.�C’est�pourquoi�Honeywell�propose�des�robinets�thermostatiques�avec�une�limitation�de�leur�caractéristique.

Cela�signifie�que�lorsque�le�robinet�thermostatique�s’ouvre�davantage,�il�n’y�a�pas�plus�d’eau�qui�le�traverse�qu’avec�une�course�de�3�K,�la��caractéristique�de�la�vanne�n’allant�pas�au�delà.

Fig. 4: Caractéristiqued’unevannethermostatiquederadiateurdetypeBB,avecéquilibragedesradiateursindividuelsselonunebandeproportionnelleP,XP=1-3K

Le�radiateur�utilise�maintenant�la�largeur�totale�de�la�plage�de�réglage�du�robinet.�Cela�signifie�que�pour�des�débits�d’eau�situés�à�l’intérieur�des��caractéristiques�de�1�à�3�K,�c’est�le�robinet�thermostatique�qui�de�par�sa�forte�autorité�régule�lui-même�la�quantité�d’eau�selon�la�demande.�Une�réduction�par�vanne�sur�le�retour�n’est�nécessaire�que�pour�des�quantités�d’eau�extrêmement�faibles.�Ceci�simplifie�la�tâche�de�l’installateur�qui�a�moins�de�vannes�à�ajuster.�Dans�ce�cas�de�figure,�le�robinet��monté�sur�le�retour�n’est�pas�considéré�comme�de�la�robinetterie�additionnelle.�En�effet,�de�nos�jours,�il�est�courant�de�pouvoir�isoler�et�vidanger�les�corps�de�chauffe.�La�robinetterie�d’isolement�sur�le�retour�est�pour�cette�raison�utilisée�depuis�assez�longtemps�de�manière�standard.

Ouvert

Plage d’utilisation conseillée

Per

te d

e ch

arge

en

mba

r

Per

te d

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arge

en

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Débit du fluide de chauffage en kg/h

Principes�de�base�de�l’équilibrage�hydraulique

Vannes thermostatiques avec préréglage

Le�principe�des�vannes�avec�préréglage�est�basé�sur�l’idée�que�la�vanne�de�robinet�thermostatique�devrait�être�choisie�sur�la�base�d’une�caractéristique�de�XP�≤ 2�K.�Si�l’on�utilise�maintenant�dans�le�cadre�d’un�calcul�une�plus�faible�quantité�d’eau,�le�concepteur�du�projet�va�se�reporter�au�diagramme�de�la�vanne�correspondante�et�utiliser�une�caractéristique�avec�un�plus�petit�préréglage.�Ce�préréglage�peut�être�considéré�comme�équivalent�à�celui�effectué�sur�les�vannes�de�d’isolement�bien�connues�montées�sur�le�retour�car�l’organe�de�réduction�est�en�fait�monté�après�le�clapet�de�vanne�proprement�dit.�

Rappel�:�une�vanne�(ou�corps)�thermostatique�à�double�réglage�est�un�corps�thermostatique�normal�avec�un�réglage�du�débit�intégré.�

Fig. 5: Caractéristiqued’unevannethermostatiquederadiateurtypeV,l’équilibrageutilisantlepréréglagepourXP=2K

2.1.2 Equilibrage statique avec vannes d’équilibrage

Toutefois,�l’équilibrage�hydraulique�ne�se�limite�pas�à�l’utilisation�de�robinets�thermostatiques�de�radiateur.�Les�installations�ne�comprennent�généralement�pas�qu’un�seul�tronçon�avec�peu�d’échangeurs�de�chaleur�mais�comportent�généralement�plusieurs�tronçons�ou�colonnes�avec�chaque�fois�plusieurs�échangeurs.�S’il�s’en�suit�que�la�puissance�requise�pour�la�pompe�dépasse�la�pression�différentielle�de�200�mbar�généralement�admise�comme�seuil�maximal�pour�un�fonctionnement�silencieux�des�robinets�thermostatiques,�il�conviendra�d’éliminer�une�partie�de�la�pression�différentielle�sur�le�tronçon�considéré.�Les�vannes�d’équilibrage�équilibrent�donc�les�différents�tronçons�entre�eux�afin�que�chaque�tronçon�ne�reçoive�que�la�quantité�d’eau�nécessaire�pour�répondre�à�la�demande.�Le�rééquilibrage�le�long�du�tronçon�s’effectue�ici�aussi�au�niveau�du�consommateur�comme�décrit�au�paragraphe�2.1.1.

L’équilibrage�statique�convient�particulièrement�bien�pour�les�petites�installations�ou�pour�installations�avec�un�débit�d’eau�constant�tels�que�les�systèmes�de�chauffage�mono-tube�ou�de�rafraîchissement�avec�ventilo-convecteurs.�Dans�les�installations�avec�débit�d’eau�constant,�on�by-passe�le�débit�d’eau�sur�l’échangeur�de�chaleur�lors�de�faibles�demandes.�Les�unités�de�ventilo-convecteurs�comprennent�souvent�une�vanne�2-voies�incorporée�qui�s’ouvre�en�grand�dès�l’enclenchement�du�ventilateur.�La�température�de�la�pièce�est�ainsi�régulée�par�la�vitesse�du�ventilateur�au�lieu�du�débit.

Fig. 6: Equilibragestatiquedansuneinstallationdechauffage

Que�les�réglages�soient�définis�par�calcul�ou�par�mesure,�ils�reposent�sur�un�fonctionnement�à�pleine�charge�utilisé�seulement�quelques�jours�pendant�la�saison�de�chauffe.�

Pour�cette�raison,�l’équilibrage�statique�signifie�que�le�système�est�surdimensionné�la�plus�grande�partie�de�l’année�et�qu’une�quantité�inutilement�élevée�d’énergie�est�consommée.�De�plus,�l’équilibrage�statique�est�incapable�de�réduire�les�bruits�de�circulation�qui�résultent�d’une�augmentation�de�la�pression�différentielle�à�charge�partielle.�Ici,�seul�un�équilibrage�dynamique�est�capable�de�résoudre�le�problème.�

Plage d’utilisation conseillée

Débit en kg/h

Préréglage

Principes�de�base�de�l’équilibrage�hydraulique

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2.2 Installation avec équilibrage dynamique

Dans�les�installations�à�débits�d’eau�et�pressions�différentielles�variables�comme�les�installations�bi-tubes�à�eau�chaude,�l’équilibrage�statique�atteint�très�rapidement�des�limites,�en�particulier�dans�le�cas�des�plus�grandes�installations.�Dans�ce�type�d’installation,�la�température�ambiante�est�régulée�par�variation�du�débit�au�travers�du�radiateur.�Lorsque�les�températures�extérieures�sont�basses,�la�demande�calorifique�croît�et�l’installation�tourne�à�pleine�charge�comme�prévu�lors�de�la�phase�d’étude.�Par�températures�extérieures�plus�douces,�par�exemple�au�printemps�ou�à�l’automne,�les�demandes�calorifiques�sont�proportionnellement�moindres.�Les�robinets�thermostatiques�de�radiateur�ferment�et�un�plus�faible�débit�d’eau�traverse�les�radiateurs.�Dans�cet�état�de�charge�partielle,�c’est-à-dire�lorsque�le�débit�d’eau�dans�les�tronçons�décroît,�les�vannes�d’équilibrage�perdent�de�leur�efficacité�car�tout�comme�une�tuyauterie,�elles�présentent�des�résistances�fixes�et�perdent�de�la�pression�différentielle.�Si�le�volume�de�l’eau�est�divisé�par�deux,�la�pression�différentielle�au�niveau�de�la�vanne�d’équilibrage�n’est�plus�que�d’un�quart�!�En�même�temps,�la�hauteur�manométrique�de�la�pompe�de�transport�croît�comme�le�montre�le�déplacement�vers�la�gauche�du�point�de�fonctionnement�dans�le�diagramme�(voir�fig.�7).�A�charge�partielle,�il�y�a�de�ce�fait�une�augmentation�de�la�pression�différentielle�due�aux�vannes�thermostatiques�encore�ouvertes.�Cette�augmentation�de�la�pression�différentielle�dépend�de�la�caractéristique�de�la�pompe.�Pour�les�pompes�avec�une�caractéristique�plate,�l’augmentation�de�la�pression�différentielle�est�minimale�et�elle�augmente�avec�la�pente�de�la�courbe.

Fig. 7: Caractéristiquedepompeplateetpentue�Selon�les�dimensions�du�réseau�de�tuyauteries�et�la�taille�de�l’installation,�cette�pression�différentielle�peut�excéder�la�valeur�maximale�admise�pour�des�raisons�de�bruit,�à�savoir�200�mbar.�Une�installation�qui�génère�du�bruit�à�charge�partielle�est�le�signe�qu’il�faut�prévoir�un�équilibrage�dynamique�au�moyen�de�vannes�à�équilibrage�automatique�fonctionnant�en�tant�régulateurs�de�pression�différentielle.�

Sur�le�principe,�ces�vannes�fonctionnent�de�la�même�manière�que�les�vannes�à�équilibrage�manuel,�sauf�que�les�vannes�automatiques�régulent�en�permanence�la�pression�différentielle�entre�le�départ�et�le�retour.�Si�par�exemple�la�pression�différentielle�dans�un�tronçon�change�du�fait�de�l’ouverture�ou�de�la�fermeture�de�vannes�thermostatiques�dans�d’autres�tronçons,�l’équilibrage�de�la�vanne�compense�cela�automatiquement.�Pour�cette�raison,�l’installation�est�en�permanence�équilibrée�compte�tenu�de�la�charge�du�moment�et�il�règne�toujours�dans�l’installation�les�conditions�de�pression�appropriées.�

En�complément�au�maintien�d’un�équilibre�hydraulique�optimal,�même�lorsque�les�conditions�de�fonctionnement�changent,�les�vannes�à�équilibrage�automatique�limitent�aussi�l’augmentation�de�la�pression�différentielle�à�charge�partielle.�Les�robinets�thermostatiques�fonctionnent�ainsi�sous�des�conditions�constantes.�On�évite�les�bruits�de�circulation�ainsi�que�la�sur�ou�la�sous-alimentation�de�tronçons�individuels�ou�d’échangeurs�de�chaleur.�L’installation�fonctionne�de�manière�économique,�étant�donné�que�seule�la�quantité�d’eau�requise�circule�et�par�là,�les�calories�ou�frigories.�Et�par�dessus�tout,�on�ne�perd�plus�son�temps�à�effectuer�des�réglages�coûteux�et�à�contrôler�les�valeurs�calculées.�

L’équilibrage�dynamique��convient�aussi�pour�la�rénovation�des�installations�de�chauffage�dans�des�bâtiments�anciens,�car�le�plus�souvent,�les�plans�des�anciens�tracés�de�tuyauterie�ne�sont�plus�disponibles.�Bien�sûr,�une�fois�terminée,�il�est�possible�d’étalonner�une�telle�installation�mais�cela�représente�une�perte�de�temps�et�est�difficile�à�calculer,�même�pour�un�expert.�Au�bout�du�compte,�l’installation�est�‘seulement’�équilibrée�sur�un�plan�statique,�c’est-à-dire�réglée�pour�le�débit�d’eau�calculé.

En�pratique,�c’est�rarement�réalisé,�parce�que�les�vannes�thermostatiques�ferment�et�que�l’installation�fonctionne�ainsi�à�charge�partielle.

Fig. 9: Caractéristiqued’unevanneàéquilibrageautomatique.Lapressiondifférentiellerégléeresteaussipratiquementconstantependantlefonctionnementàchargepartielle.

L’utilisation�de�vannes�à�équilibrage�automatique�évite�d’avoir�à�faire�des�étalonnages�et�en�même�temps,�l’installation�convient�aussi�pour�les�débits�d’eau�variables.�Cela�signifie�que�même�à�charge�partielle,�le�volume�d’eau�juste�nécessaire�circule�au�travers�de�l’installation.

Pour�cette�raison,�l’équilibrage�dynamique�est�préférable�à�l’équilibrage�manuel,�que�ce�soit�dans�les�installations�récentes�ou�plus�anciennes.

Forte pression différentielle,forte perturbation

Faible pression différentielle,faible perturbation

Fig. 8: Equilibragedynamiquedansdessystèmesbi-tubes

Débit en kg/h

Val

eur

de c

onsi

gne

∆p b

ar

Principes�de�base�de�l’équilibrage�hydraulique

Une remarque concernant les pompes à vitesse régulée

L’utilisation�simultanée�de�vannes�à�équilibrage�automatique�avec�une�régulation�de�pompe�par�pression�différentielle�représente�la�solution�idéale,��car�l’économie�réalisée�par�une�régulation�décentralisée�de�la�pression�différentielle�va�dans�le�même�sens�que�la�régulation�centrale�de�pompe.�L’avantage�des�pompes�avec�régulation�de�la�vitesse�est�que�la�pompe�consomme�moins�de�courant�et�donc�génère�moins�de�coûts,�étant�donné�que�la�vitesse�de�pompe�est�automatiquement�réduite�à�plus�faible�charge.�Les�pompes�avec�régulation�de�vitesse�n’ont�aucune�influence�sur�l’équilibrage�hydraulique�et�ne�peuvent�remplacer�les�vannes�d’équilibrage.�Elles�créent�en�un�endroit�centralisé�la�pression�différentielle�nécessaire�pour�le�transport�de�l’eau�et�n’ont�de�ce�fait�pas�d’influence�sur�la�répartition��à�l’intérieur�de�l’installation.

2.3 Résumé•� Pour�les�petites�constructions�telles�que�les�

habitations�individuelles,�il�suffit�d’utiliser�un�équilibrage�statique�au�moyen�de�robinets�thermostatiques�et�éventuellement�de�vannes�d’isolement�sur�le�retour.

•� Pour�des�bâtiments�de�moyenne�et�grande�dimension,�il�est�nécessaire�d’utiliser�des�vannes�à�équilibrage�statique�ou�automatique�pour�la�répartition�de�l’eau�dans�l’installation.

•� L’équilibrage�statique�au�moyen�de�vannes�d’équilibrage�convient�pour�les�installations�à�débit�d’eau�constant,�par�exemple�les�systèmes�de�chauffage�mono-tube�ou�les�système�de�climatisation�avec�ventilo-convecteurs�ou�plafonds�rafraîchissants.�Dans�les�systèmes�bi-tubes,�les�vannes�d’équilibrage�des�tronçons�ne�sont�souhaitables�que�sous�certaines�conditions.�Elles�permettent�seulement�l’équilibrage�hydraulique�selon�le�dimensionnement�initial.�Lors�d’un�fonctionnement�à�charge�partielle,�certaines�parties�d’installation�seront�suralimentées�par�l’augmentation�de�la�pression�différentielle.�Il�en�résulte�un�gaspillage�d’énergie�ou�bien�des�bruits�de�circulation�inacceptables.

•� L’équilibrage�dynamique�à�l’aide�de�vannes�à�équilibrage�automatique�est�la�solution�optimale�pour�les�installations�à�débit�d’eau�variable�telles�que�les�systèmes�bi-tubes�à�chauffage�par�radiateurs.�Contrairement�à�l’équilibrage�statique�et�quelle�que�soit�la�charge,�seule�la�quantité�d’eau�réellement�nécessaire�traverse�l’installation,�ce�qui�rend�le�système�particulièrement�rentable.

•� Une�installation�fiable�avec�un�niveau�maximal�de�confort�et�des�coûts�de�fonctionnement�réduits�à�un�minimum�justifient�l’installation�de�composants�de�grande�qualité,�leur�acquisition�étant�déjà�amortie�au�bout�de�quelques�années.

•� La�documentation�concernant�les�services�apportées,�l’explication�pour�connaître�comment�utiliser�l’installation�régulée�sur�un�plan�hydraulique,�tout�ceci�apporte�au�client�la�sécurité�nécessaire�et�améliore�l’image�de�marque�du�bien.

2.4 Stratégies concernant l’équilibrage

Il�existe�deux�stratégies�de�base�pour�une�amélioration�pratique�de�l’équilibrage�hydraulique,�à�savoir:

•� Equilibrage�au�niveau�des�consommateurs�et�

•� Equilibrage�au�niveau�des�tronçons.

2.4.1 Equilibrage au niveau des consommateurs

Selon�cette�stratégie,�la�pression�est�réduite�au�niveau�des�consommateurs.�Pour�cette�raison,�chaque�consommateur�devra�comporter�une�vanne�de�réduction�appropriée�et�pour�le�cas�où�un�équilibrage�par�mesure�du�débit�doit�avoir�lieu,�aussi�comporter�une�possibilité�de�mesure�adéquate.

Ne�pas�perdre�de�vue�qu’à�chaque�réglage�d’un�échangeur�de�chaleur,�les�débits�au�travers�des�autres�échangeurs�ayant�déjà�été�réglés�se�trouvent�aussi�modifiés�du�fait�des�variations�de�pression�dans�les�tuyauteries.�Pour�cette�raison,�il�est�important�dans�cette�stratégie�d’équilibrage�que�la�pompe�et�le�réseau�réagissant�aussi�peu�que�possible�aux�variations�de�débit.�Une�excellente�solution�est�celle�qui�consiste�à�installer�des�vannes�de�réglage�automatique�dans�les�tronçons,�car�celles-ci�maintiennent�la�pression�différentielle�constante�à�l’intérieur�du�tronçon.�L’équilibrage�au�niveau�des�consommateurs�atteint�ses�limites�naturelles�dès�que�la�fermeture�des�vannes�entraîne�une�plus�grande�pression�différentielle�que�celle�raisonnable�pour�la�robinetterie.�Pour�les�robinets�thermostatiques�et�les�vannes�d’isolement�sur�les�retours,�ce�maximum�est�de�200�mbar.

2.4.2 Equilibrage au niveau du tronçonPour�l’équilibrage�des�différents�tronçons,�tous�les�tronçons�doivent�comporter�des�vannes�de�réduction�et�pour�le�cas�où�un�équilibrage�par�mesure�du�débit�doit�avoir�lieu,�aussi�comporter�une�possibilité�de�mesure�adéquate.�La�mesure�de�l’équilibrage�des�tronçons�se�fait�de�manière�hiérarchique�:�d’abord�les�colonnes�montantes,�puis�les�tronçons�secondaires�et�enfin�le�tronçon�principal.�Cette�procédure�peut�au�premier�abord�paraître�déroutante,�car�il�semblerait�logique�d’équilibrer�en�premier�les�grands�débits�d’eau�puis�ensuite�seulement�les�plus�petits.�Mais�les�explications�qui�suivent�montreront�pourquoi�préférer�cette�méthode�hiérarchique.

On�opte�généralement�pour�la�mesure�de�l’équilibrage�parce�qu’un�réglage�d’après�des�calculs�est�souvent�impossible.�La�robinetterie�est�mal�réglée�ou�tout�simplement�réglée�“à�vue�de�nez”.�Si�l’on�équilibre�en�premier�le�tronçon�secondaire�puis�les�colonnes�montantes�de�ce�tronçon,�il�n’est�pas�à�exclure�que�l’organe�de�la�colonne�montante�la�plus�défavorisée�soit�aussi�bridé.�Mais�tout�bridage�inutile�entraîne�un�gaspillage�d’énergie�puisque�l’inutile�pression�différentielle�ainsi�crée�par�la�pompe�devra�être�compensé�par�un�bridage.

Il�est�par�conséquent�plus�raisonnable�de�ne�réduire�entre�elles�les�colonnes�montantes�que�dans�la�mesure�où�au�moins�une�vanne�d’équilibrage�soit�totalement�ouverte,�même�si�l’on�dépasse�les�quantités�d’eau�du�tronçon.�Une�fois�que�l’on�aura�équilibré�les�différents�tronçons�entre�eux,�on�continue�avec�l’équilibrage�des�tronçons�secondaires,�c’est-à-dire�l’excès�d’eau�est�ramené�dans�le�tronçon�secondaire�à�la�valeur�requise.

�0

Principes�de�base�de�l’équilibrage�hydraulique

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La�figure�qui�suit��montre�la�disposition�des�vannes�de�réduction�pour�un�équilibrage�par�tronçons.�En�premier�lieu,�on�équilibre�entre�elles�les�colonnes�montantes,�c’est-à-dire�les�colonnes�A1�et�A2�et�B1et�B2.�Ensuite�a�lieu�l’équilibrage�des�tronçons�secondaires�A�et�B.�Et�pour�terminer,�on�règle�le�débit�dans�le�tronçon�principal.

Fig. 10: Equilibragedestronçonsvialesvannesd’équilibrageKombi-3-plus

�Notons�que�la�pression�différentielle�réglée�sur�les�vannes�de�réduction�des�colonnes�montantes�ne�peut�être�absorbée�par�la�robinetterie�que�pour�un�débit�de�100%.�Si�des�robinets�thermostatiques�réduisent�dans�le�tronçon�le�débit�à�travers�le�consommateur,�il�y�a�aussi�réduction�du�débit�d’eau�dans�le�tronçon�et�partant�au�travers�de�la�vanne�de�réduction.�Une�division�par�deux�du�débit�réduit�la�pression�différentielle�absorbée�par�la�vanne�à�un�quart�de�sa�valeur�!�La�pression�différentielle�manquante�devra�alors�être�compensée�par�les�robinets�thermostatiques,�ce�qui�à�charge�partielle�peut�entraîner�des�bruits�de�circulation.�En�pratique,�il�est�pour�cette�raison�vivement�conseillé�d’équilibrer�automatiquement�les�colonnes�montantes.�Les�vannes�manuelles�de�réduction�sont�ensuite�remplacées�par�des�vannes�à�équilibrage�automatique�de�la�pression�différentielle.

2.5 Méthodes d’équilibrageLa�difficulté�principale�dans�l’équilibrage�hydraulique�réside�dans�la�nécessité�d’intervenir�généralement�sur�un�consommateur�ou�dans��tronçon�qui�est�sous-alimenté.�De�plus,�les�vannes�correspondantes�sont�grandes�ouvertes,�ce�qui�signifie�que�le�volume�d’eau�manquant�doit�être�apporté�en�bridant�la�robinetterie�sur�d’autres�consommateurs�ou�tronçons�de�manière�à��diriger�l’eau�vers�le�composant�sous-alimenté.�

Le�fait�de�brider�une�vanne�réduit�le�débit�d’eau,�ce�qui�a�une�influence�sur�tous�les�autres�consommateurs�ou�tronçons.�Pour�cette�raison,�il�est�nécessaire�d’utiliser�des�méthodes�spéciales�d’équilibrage�pouvant�être��utilisées�avec�les�stratégies�d’équilibrage�présentées.�Quelques�unes�de�ces�méthodes�sont�décrites�ci-après:

2.5.1 La méthode de la températureCette�méthode�convient�aussi�bien�pour�l’équilibrage�des�tronçons�qu’au�niveau�des�consommateurs,�et�tout�particulièrement�dans�le�cas�de�la�rénovation�de�plus�petites�installations.

•�� Avantage: l’équilibrage�se�base�uniquement�sur�des�mesures�de�températures�et�il�n’y�a�pas�nécessité�de�procéder�à�des�mesures�de�débits.

•�� Inconvénient: prend�du�temps,�car�il�faut�après�chaque�mesure�attendre�un�retour�à�un�état�d’équilibre.�La�méthode�n’est�applicable�que�lorsque�la�température�extérieure�est�suffisamment�basse�(en�dessous�de�0°C,�sans�ensoleillement).�Les�installations�modernes�régulent�par�ailleurs�la�demande�en�ajustant�la�température�de�départ�lorsque�la�température�extérieure�croît.��Pour�cette�raison,�l’écart�de�température�entre�le�départ�et�l’ambiance�diminue�et�une�erreur�d’à�peine�1°C�prend�une�plus�grande�importance.

Fig. 11:Méthodedelatempérature�Sous�réserve�que�tous�les�consommateurs�soient�correctement�dimensionnés�lorsque�l’installation�est�équilibrée�sur�le�plan�hydraulique,�les�mêmes�écarts�de�température�doivent�se�produire�dans�tous�les�tronçons�et�consommateurs.

Seule�la�chute�de�température�dans�les�tronçons�d’alimentation�n’est�pas�prise�en�considération.�C’est�pourquoi,�dans�le�cas�de�la�méthode�des�températures,�on�essaie�d’équilibrer�tous�les�tronçons�et�consommateurs�pour�avoir�le�même�écart�de�température.�On�pourra�prendre�dans�le�cas�le�plus�simple�l’écart�de�température�dans�le�tronçon�principal�(donc�au�niveau�de�la�pompe)�comme�écart�de�température�de�consigne�au�point�de�fonctionnement�au�moment�de�l’équilibrage.�

La�valeur�de�consigne�du�KV��peut�être�calculée�comme�suit�:

Pour�l’écart�de�température�instantané,�on�utilise�l’écart�mesuré�entre�la�température�de�départ�et�de�retour�pour�faire�le�réglage�de�la�vanne�de�réduction.�La�valeur�de�consigne�du�KV��peut�aussi�être�définie�à�partir�des�conditions�de�fonctionnement�du�moment�(température�ambiante�et�extérieure)�et�les�données�de�référence�(température�maximale�de�départ�et�de�retour,�température�extérieure�minimale,�gains�de�chaleur�en�Kelvin):

Colonnemontante A1

Colonnemontante A2

Colonnemontante B1

Colonnemontante B2

Tronçon secondaire A Tronçon secondaire B

Tronçon principal

∆ϑ1�=�∆ϑ11 = ∆ϑ12= ∆ϑ13 = ∆ϑ131�= ∆ϑ132

� � �

∆ϑactuelKv, consigne = Kv, actuel ∆ϑconsigne

Principes�de�base�de�l’équilibrage�hydraulique

��

ϑS�� température�de�départ�mesurée

ϑR�� température�de�retour�mesurée

ϑS,�max�� température�de�départ�de�référence

ϑR,�max�� température�de�retour�de�référence

ϑo�� température�extérieure�mesurée

ϑo,�min�� température�extérieure�de�référence

ϑi�� température�ambiante�mesurée

∆ϑHG�� gains�de�chaleur�estimés�(en�Kelvin)�

2.5.2 La méthode proportionnelleC’est�la�méthode�la�plus�simple�pour�l’équilibrage�des�tronçons�dans�les�installations�avec�portions�de�mesure�incorporées

•�� Avantage: peut�être�réalisée�par�une�seule�personne�avec�un�seul�appareil�de�mesure.

•�� Inconvénient: plusieurs�essais�sont�nécessaires.

La�méthode�proportionnelle�se�base�sur�le�fait�que�plusieurs�portions�de�mesure�en�parallèle�qui�sont�dans�un�certain�rapport�entre�elles,�conservent�aussi�ce�même�rapport�même�s’il�y�a�modification�du�débit�global.�

Au�départ,�on�aligne�tous�les�débits�sur�le�même�ratio�de�débit.�Ce�dernier�se�définit�comme�suit:

Ensuite�on�modifie�le�débit�total�jusqu’à�ce�que�le�ratio�devient�égal�à�1.0.

On�trouvera�une�description�détaillée�de�la�méthode�proportionnelle�au�chapitre�4.

2.5.3 Méthode avec contrôle d’un tronçon de référence

Cette�méthode�convient�pour�l’équilibrage�de�plus�grandes�installations�avec�tronçon�principal,�tronçons�secondaires�et�colonnes�montantes�qu’il�convient�tous�d’équilibrer�entre�eux.

•�� Avantage: Peut�être�réalisée�rapidement�et�efficacement�et�une�seule�mesure�suffit.

•�� Inconvénient: Plus�coûteuse�que�la�méthode�précédente�(3�personnes!)

Cette�méthode�requiert�généralement�la�présence�de�3�personnes�(A,�B�et�C)�et�2�appareils�de�mesure�(pression�différentielle�et�débit)

•�� A�lit�la�pression�différentielle�ou�le�débit�sur�le�tronçon�de�référence�(=�tronçon�le�plus�défavorisé)�et�transmet�cette�valeur�via�radio�à�B.

•�� B�modifie�en�continu�le�débit�total�de�manière�à�maintenir�la�valeur�de�référence�constante�chez�A.

•�� C�équilibre�les�tronçons�restants,�toute�répercussion�sur�l’ensemble�du�réseau�étant�automatiquement�compensée�par�A�et�B.

Fig. 12:Méthodeaveccontrôled’untronçonderéférence

(ϑS - ϑR) (20�- ϑo,�min)Kv, consigne = Kv, actuel (ϑS,max - ϑR,�max) (ϑi - ∆ϑHG - ϑo)

ACTUEL - flow

CONSIGNE�-�flow

��

Principes�de�base�de�l’équilibrage�hydraulique

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2.5.4 Méthode auxiliaire avec vannes d’équilibrage et prises de mesure de la pression

Lors�de�l’équilibrage�des�tronçons�au�moyen�de�vannes�avec�prises�de�mesure�de�la�pression�(Kombi-2-plus,�Kombi-F-II),�on�mesure�la�pression�différentielle�pour�ensuite�calculer�le�débit�en�se�basant�sur�la�valeur�du�KV��(fonction�du�réglage�de�la�vanne).�Comme�pour�chaque�position�de�la�vanne�il�faudra�recalculer�la�valeur�du�KV�,�on�ne�pourra�pas�afficher�en�continu�le�débit�–�même�en�s’aidant�d’un�micro-ordinateur�étant�donné�qu’après�chaque�débit�il�faudra�entrer�la�nouvelle�position�de�vanne.�Trouver�le�bon�réglage�de�vanne�ne�peut�se�faire�que�pas�à�pas�et�est�de�ce�fait�assez�laborieux.

Cette�méthode�auxiliaire�permet�un�travail�rapide:�à�partir�de�deux�quelconques�positions�de�vanne,�on�pourra�calculer�de�façon�approchée�le�bon�réglage�de�vanne�(système�d’équations�à�2�inconnues).�La�solution�est�la�suivante:

avec

V̇�� =��débit�en�m3�/h

Index�1��=��mesure�No.1

Index�2��=��mesure�No.2

V2objectifKv,objectif �=Vobjectif

H-( )2

K

H�=��(�V1�/�KV1)2�+�(�V1�/�K�)2

����V2 2 -�V2�1K�=V1 V2( )2�-�( )2

KV1 KV2

2.5.5 La méthode de mesure HoneywellLa�méthode�Honeywell�utilise�le�fait�que�pour�chaque�vanne�d’équilibrage�placée�sur�le�retour,�on�trouve�encore�une�vanne�d’isolement�sur�le�départ�.�Si�l’on�monte�maintenant�les�prises�de�mesure�sur�la�vanne�située�sur�le��départ,�toute�modification�du�réglage�sur�la�vanne�du�retour�va�entraîner�une�autre�pression�différentielle�via�la�vanne�de�départ.��Avec�l’aide�d’un�appareil�de�mesure�électronique,�on�pourra�afficher�en�continu�le�débit�calculé�à�partir�du�KVS�de�la�vanne�montée�sur�le�départ.

Fig. 13: LaméthodedemesureHoneywell

Diagramme de mesure Kombi-3-Plus V5000Diamètres de raccordement

Pre

ssio

n di

ffére

ntie

lle s

ur l’

appa

reil

de m

esur

e

Débit

Mesure directeet préréglage

Procédure

��

3 PROCEDURE

3.1 Travaux préparatoiresLes�bases�d’un�équilibrage�hydraulique�réussi�commencent�avec�la�phase�d’étude.�Il�est�conseillé�de�diviser�l’installation�en�de�portions�logiques�distinctes�(domaines�partiels):�tuyauterie�d’alimentation,�colonnes�montantes,�distribution�dans�les�étages,�radiateurs�et�robinets�thermostatiques.�Les�avantages�et�inconvénients�des�systèmes�de�distribution�les�plus�courants�sont�décrits�au�chapitre�3.1.2.

Ensuite,�on�déterminera�la�robinetterie�requise�sur�les�tuyauteries�d’alimentation,�les�colonnes�montantes,�la�distribution�dans�les�étages�et�les�radiateurs.�Prévoir�aussi�les�organes�d’isolement�appropriés�pour�pouvoir�isoler�différentes�parties�de�l’installation�en�cas�de�travaux�d’extension�ou�de�réparations.�

Vient�ensuite�le�dimensionnement�selon�les�besoins�des�tuyauteries,�la�détermination�de�l’emplacement�des�vannes�d’équilibrage�ainsi�que�le�choix�approprié�des�pompes�avec�réglage�des�vitesses.

3.1.1 Détermination des débits nécessairesDans�le�cas�d’installations�neuves,�on�pourra�calculer��les�débits�des�différents�consommateurs�à�partir�des�besoins�de�chauffage�et�de�refroidissement�et�de�la�détermination�finale�des�échangeurs�de�chaleur.�Cette�façon�d‘opérer�fournit�en�général�des�valeurs�fiables.�Dans�les�anciennes�installations,�les�besoins�en�chaud�ou�en�froid�ne�peuvent�pas�être�calculés,�ou�si�oui,�qu’à�grands�frais.�Il�faut�donc�des�alternatives�pour��déterminer�le�débit�de�manière�aussi�précise�que�possible.�Le�fait�qu’un�écart�de�±�10%�par�rapport�aux�besoins�est�à�peine�perceptible�dans�la�détermination�du�débit�peut�constituer�une�aide�(voir�fig.�2).�Une�installation�équilibrée�à�l’intérieur�de�cette�plage�de�tolérance�permet�d’économiser�ainsi�bien�plus�d’énergie�qu’une�installation�non�équilibrée.�Dans�ce�dernier�cas,�les�consommateurs�les�plus�défavorisés�ne�pourront�être�alimentés�qu’avec�une�énergie�accrue�de�pompe.�Ici,�il�est�avantageux�de�déterminer�les�besoins�globaux�du�bâtiment.�Le�résultat�obtenu�pourra�ensuite�être�réparti��sur�les�différentes�pièces�en�tenant�compte�de�leurs�surfaces.�Quelques�correctifs�additionnels�seront�encore�à�prévoir�pour�tenir�compte�de�la�surface�des�fenêtres�et�des�murs�extérieurs.

Calcul des besoins totaux en énergie d’après les factures de coûts disponibles

Lors�d’opérations�de�rénovation,�on�dispose�souvent�des�coûts�concernant�les�consommations�des�années�précédentes.�Si�on�connaît�de�plus�les�heures�de�fonctionnement,�on�pourra�calculer�au�moyen�de�la�relation�suivante�les�besoins�calorifiques�du�bâtiment:

PB�� Besoins�calorifiques�du�bâtiment�Ba�� Consommation�annuelle�de�combustible�Hu�� Pouvoir�calorifique�ηtot�� Taux�annuel�d’utilisation�(sur�la�base�de�documents�des�� fabricants�ou�normes)�bvH�� Nombre�d’heures�de�fonctionnement

Utilisation de tables spécifiques et de diagrammes

Au�cours�des�discussions�en�tant�que�conseillers,�les�fournisseurs�d’énergie�utilisent�des�tables�et�diagrammes�spéciaux�qui�permettent�de�déduire�les�besoins�calorifiques�du�bâtiment�en�fonction�de�son�âge.

Détermination approximative sur la base de valeurs de seuil admissibles

Dans�de�nombreux�pays,�il�existe�des�valeurs�limites�concernant�les�besoins�calorifiques�spécifiques�admissibles.�Ces�valeurs�font�aussi�la�distinction�entre�âge�et�année�de�construction�du�bâtiment,�mais�s’agissant�de�valeurs�maximales,�le�résultat�fournira�toujours�un�surdimensionnement.�Par�conséquent,�il�conviendra�de�vérifier�le�résultat�en�recalculant�(si�possible)�les�besoins�calorifiques�de�quelques�pièces.

Calcul basé sur les surfaces de chauffage installées

C’est�le�procédé�le�plus�souvent�employé,�car�la�puissance�des�surfaces�de�chauffe�peut�être�vérifiée�à�partir�des�documents�des�fabricants.�Mais�c’est�en�même�temps�la�méthode�la�plus�imprécise�parmi�celles�décrites�ici.�Les�températures�de�départ�et�de�retour�ayant�servi�à�déterminer�à�l’origine�les�surfaces�de�chauffe�ne�sont�pas�connues.�Les�surfaces�de�chauffe�ne�sont�en�règle�générale�pas�ajustées�à�la�puissance�requise�mais�sont�surdimensionnées.

Exemples:

•�� La�longueur�requise�n’était�pas�disponible�et�l’on�a�fourni�le�radiateur�avec�la�longueur�au�dessus.

•�� Pour�des�raisons�esthétiques,�la�dimension�des�radiateurs�a�été�ajustée�à�celle�des�fenêtres.

•�� le�bâtiment�a�été�isolé,�mais�les�radiateurs�existants�n’ont�pas�été�remplacés.

Une�fois�déterminé�les�besoins�d’après�les�possibilités�décrites�ci-dessus,�il�convient�de�vérifier�les�surfaces�de�chauffe�pour�calculer�les�débits�requis.�Si�l’on�dispose�encore�d’une�documentation�des�fabricants�concernant�les�surfaces�installées,�on�pourra�déterminer�la�puissance�à�fournir�aux�températures�envisagées�selon�les�règles�générales�ci-après:

La�puissance�d’un�radiateur�est�donnée�par�la�relation:

P�� Puissance�du�radiateur�K�� Coefficient�de�transmission�thermique�A�� Surface�du�radiateur�(données�du�constructeur)�∆ϑ� Ecart�moyen�logarithmique�de�température�ou��� interviennent�température�de�départ,�de�retour�et��� d’ambiance

ϑS�� Température�de�départ�ϑR�� Température�de�retour�ϑi�� Température�ambiante

P�=�K��x��A��x�∆ϑ

(ϑS�-�ϑi)� -� (ϑR�- ϑ i)ϑ∆�=ϑS�-�ϑi��ln�( )ϑR�-�ϑi

Ba x Hu x ηtotPB =bvH

��

Procédure

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Dans�la�documentation�des�fabricants,�on�trouve�la�puissance�nominale�PN�dans�les�conditions�nominales�selon�la�norme�DIN�EN�442,�calculée�pour�ϑS=75°C,�ϑR=65°C,

ϑi�amb.=20°C.�Souvent,�les�puissances�sont�encore�données�selon�l’ancienne�norme�pour�ϑS=90°C,�ϑR=70°C,�ϑi�amb.=20°C.�Si�les�températures�de�départ�et�de�retour�s’écartent�de�ces�conditions,�la�puissance�effective�des�corps�de�chauffe�est�aussi�plus�faible.�La�puissance�effective�d’un�radiateur�se�calcule�alors�d’après�la�relation:

P�� Puissance�effective�du�corps�de�chauffePN�� Puissance�nominale��pour�90/70/20°C�ou�75/65/20°Cϑ∆N� Ecart�moyen�logarithmique�aux�conditions�nominales�

90/70/20°C�ou�75/65/20°Cϑ∆N�=�� 59.44�K�pour�90/70/20°Cϑ∆N�=�� 49.83�K�pour�75/65/20°Cϑ∆� Ecart�moyen�logarithmique�aux�conditions�de�calculn�� Exposant�du�corps�de�chauffe,�env.�1,3.�Pour�des�

indications�plus�précises,�se�reporter�aux�documents�du�constructeur

La�chaleur�restituée�est�fournie�par�le�fluide�chauffant�et�se�calcule�d’après�la�relation

P�� Puissance�du�fluide�de�chauffage�W�q�� Débit�massique�en�kg/scp�� Chaleur�spécifique�du�fluidecp�=�� 4186�J/kg�K�pour�de�l’eau�à�60°CϑS�� Température�de�départ�en�°CϑR�� Température�de�retour�en�°C

Les�règles�générales�ci-dessus�sont�illustrées�dans�l’abaque�du�corps�de�chauffe�(fig.�14�et�en�page�16).�A�l’aide�de�cet�abaque,�on�pourra�déterminer�pour�une�puissance�nominale�connue,�la�puissance�effective�pour�les�températures�de�départ�et�de�retour�choisies.

Exemple:�

Fig. 14:DiagrammepourradiateurauxconditionsnominalesϑS=90°C,ϑR=70°C,ϑiamb.=20°C

La�puissance�nominale�d’un�radiateur�installé�est�de�1200�W�à�90/70/20°C.�On�cherche�la�puissance�effective�et�le�débit�massique�aux�températures�choisies�50/40/20°C�pour�le�système.

La�puissance�restituée�est�alors

Le�débit�nominal�pour�une�puissance�nominale�de�1200�W�est

Le�débit�massique�requis�se�détermine�à�partir�de

Au�besoin,�il�sera�encore�nécessaire�de�réduire�davantage�la�puissance�calculée�et�partant�aussi�le�débit�massique,�étant�donné�que�la�puissance�nominale�a�été�calculé�sous�les�conditions�idéales.

D’autres�facteurs�ayant�une�influence�sont�par�exemple�le�montage�des�radiateurs�dans�des�niches�ou�derrière�des�habillages,�ainsi�que�le�type�de�raccordement:

Type de montage Minoration de puissance

Sous�des�consoles�ou�tablettes�de�fenêtre�

-2%�…�-4%

Dans�des�niches,�ouverture�sur�le�devant�

-4%�…�-8%

Derrière�des�habillages�de�radiateur�ouverts�en�haut�

-4%�...�-�8%

Derrière�des�habillages�de�radiateur,�fermés�en�haut�

-15%�...�-�-25%

Tab. 1: minorationdelapuissancerésultantd’emplacementsparticuliers

Fig. 15: minorationdelapuissancerésultantdevariantesderaccordement

ϑ∆NP=�PN�x�( )n

ϑ∆

P�=�q�x�cp�x�(ϑS�-�ϑR)

Abaque pour radiateur avec n=1.3

Débit massique q

Pui

ssan

ce fo

urni

e P

∆ϑR = ϑR−ϑiAmb

∆ϑS = ϑS−ϑiAmb

65%

31%

P�=�0.31�x�1200�W�=�372�W

1200�WqN�= =�0.014�kg/sec�=�51.6�kg/h

4186�J/kg�K��x�20�K

q�=�0.65��x�51.6�kg/h��=�33.54�kg/h

Procédure

��

3.1.2 Influence du système d’émission de chaleurChauffage radiateur par système bitube

Chaque�radiateur�est�relié�à�deux�tuyauteries,�une�pour�le�départ,�une�autre�pour�le�retour.�En�Europe�centrale,�ce�système�avec�distribution�en�cave�et�colonnes�montantes�est�le�plus�fréquemment�rencontré.�

Fig. 16: Installationbitubeaveccolonnesmontantes

•�� Avantage:�les�radiateurs�ont�une�inertie�relativement�faible�et�sont�de�ce�fait�faciles�à�réguler.�Et�tous�ont�la�même�température�de�départ�ce�qui�signifie�que�le�dimensionnement�est�relativement�simple�et�facile�à�interpréter.�De�plus,�les�robinets�thermostatiques�n’influent�que�faiblement�sur�la�puissance�émise�par�les�radiateurs�du�voisinage.�De�plus,�ces�systèmes�durent�longtemps�et�des�modifications�et�extensions�ultérieures�ne�posent�pas�de�problèmes.

•�� Inconvénient:�l’investissement�en�matériaux�et�travaux�est�nettement�plus�important�qu’avec�les�systèmes�monotube.�Les�compteurs�de�chaleur�par�logement�individuel�ne�conviennent�pas�dans�le�cas�des�systèmes�avec�colonnes�montantes.�

Equilibrage hydraulique: conditions�idéales�pour�un�équilibrage�sans�problèmes.�Toutes�les�stratégies�et�méthodes�d’équilibrage�décrites�plus�haut�conviennent�ici.

Chauffage radiateur avec les systèmes monotube

Les�départs�et�retours�des�radiateurs�sont�raccordés�à�des�tuyauteries�circulaires�en�cuivre,�acier�doux�ou�pvc.�Celles-ci�sont�généralement�disposées�sous�le�plancher.�Il�est�aussi�possible�de�les�faire�passer�dans�les�plinthes�(par�exemple�lors�de�rénovations).

Fig. 17:Installationmonotube

•�� Avantage:�Moins�de�colonnes�montantes,�de�travaux�et�de�matériaux.�Les�boucles�peuvent�être�installées�par�du�personnel�auxiliaire�(pas�de�soudage�requis).�Compteur�de�chaleur�possible�par�appartement.

•� Inconvénient: La�température�de�l’eau�est�inégale�dans�les�radiateurs,�d’où�difficulté�pour�déterminer�

ceux-ci.�Les�robinets�thermostatiques�influent�sur�les�puissances�calorifiques�des�radiateurs�en�aval.�Faible�écart�de�température�entre�le�départ�et�le�retour.

Equilibrage hydraulique: L’équilibrage�hydraulique�entre�les�boucles�n’est�pas�un�problème�majeur,�celles-ci�étant�conçues�comme�un�système�bitube.�Par�contre,�un�équilibrage�par�mesure�du�débit�au�niveau�des�radiateurs�individuels�à�l’intérieur�de�la�boucle�est�impossible,�compte-tenu�de�l’absence�de�possibilités�de�mesure.�La�seule�possibilité�est�celle�qui�consiste�à�équilibrer�les�écarts�de�température�(qui�sont�très�faibles�et�difficiles�à�mesurer!)�au�niveau�des�différents�radiateurs.

Chauffage radiateur dans un système bitube avec disposition en étoile

Contrairement�au�système�monotube,�les�radiateurs�ne�sont�pas�reliés�par�une�boucle,�mais�chaque�radiateur�est�raccordé�en�étoile�au�collecteur�de�sistribution.

Fig. 18:Installationbitubepartantd’uncollecteurdedistribution

•�� Avantages: Tous�les�radiateurs�ont�la�même�température�de�départ,�ce�qui�facilite�la�conception�et�la�rend�plus�claire�à�interpréter.�Les�robinets�thermostatiques�n’influent�que�faiblement�sur�la�puissance�émise�par�les�radiateurs�du�voisinage.�Peu�de�colonnes�montantes,�ce�qui�économise�des�matériaux�et�du�travail.�L’installation�des�radiateurs�peut�se�faire�par�du�personnel�auxiliaire�(pas�de�soudage�requis).�Compteur�de�chaleur�possible�par�appartement.

•�� Inconvénient:�Les�pertes�de�charge�par�frottement�sont�généralement�plus�importantes�que�dans�les�systèmes�bitube�traditionnels,�les�tuyauteries�sont�plus�longues�et�de�plus�petit�diamètre.

Equilibrage hydraulique:�L’équilibrage�hydraulique�est�facile.�Le�mieux�est�de�disposer�l’emplacement�des�points�de�mesure�du�débit�dans�le�collecteur�de�distribution�de�la�tuyauterie.

Départ Retour

Départ

Retour

RetourDépart

Collecteur dedistribution

��

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3.2 Préparatifs sur l’installation1. � Il�est�conseillé�d’étudier�la�position�des�tuyauteries�

d’alimentation,�des�colonnes�montantes,�des�distributions�par�le�sol,�des�radiateurs�et�robinets�thermostatiques�à�l’aide�des�plans�et�de�contrôler�les�spécifications�telles�que�débit,�perte�de�charge�et�position�de�réglage�de�chaque�vanne.�

2.�� Toutes�les�vannes�d’isolement�et�d’équilibrage�sont�à�ouvrir�et�les�vannes�de�réglage�sont�à�positionner�selon�calcul�ou�de�manière�estimative.�Si�l’installation�comporte�des�robinets�thermostatiques,�tous�les�robinets�sont�à�régler�sur�le�débit�nominal�calculé.�Dans�la�pratique,�ce�réglage�s’avère�très�difficile:

•�� Au�départ,�les�vannes�ont�été�dimensionnées�pour�différentes�bandes�proportionnelles�Xp.

•�� On�ne�peut�pas�régler�manuellement��une�bande�proportionnelle�Xp.

•�� Le�thermostat�de�radiateur�ouvre�plus�ou�moins�la�vanne�selon�la��température�ambiante�du�moment.

De�par�leur�construction,�les�robinets�thermostatiques�Honeywell�sont�limités�à�une�bande�proportionnelle�de��Xp�=�3�K.�Ceci�permet�d’atteindre�une�valeur�aussi�proche�que�possible�de�la�valeur�requise�lorsque�les�têtes�sont�retirées�durant�la�phase�d’équilibrage.�Bien�entendu,�les�robinets�thermostatiques�avec�préréglage�doivent�aussi�être�sur�la�valeur�calculée.

3. � Si�les�radiateurs�sont�raccordés�via�des�vannes�3-voies�avec�bypass,�la�perte�de�charge�au�travers�du�bypass�devrait�être�identique�à�celle�au�travers�de�l’échangeur.�Si�c’est�le�cas,�les�conditions�hydrauliques�sont�identiques�dans�chaque�état�de�fonctionnement.

4.�� Réglez�toutes�les�vannes�d’équilibrage�sur�le�préréglage�calculé�selon��l’étude.�En�l’absence�de�données,�réglez�les�vannes�sur�une�valeur�estimée.�La�vanne�la�plus�éloignée�de�la�pompe�devra�être�totalement�ouverte.�Plus�la�vanne�est�proche�de�la�pompe�et�plus�le�préréglage�sur�la�vanne�devra�être�petit.

5. Assurez�vous�de�disposer�des�diagrammes�des�débits�et�des�fiches�techniques�concernant�les�vannes.

6. Pour�éviter�des�problèmes�ultérieurs,�ne�pas�oublier�de�bien�rincer�et�purger�l’installation�avant�les�opérations�d’équilibrage.

7.�� Pour�terminer,�contrôlez�la�pression�de�remplissage�et�rajoutez�de�l’eau�au�besoin.�

Il�serait�bon�que�l’équilibrage�de�l’installation�par�un�homme�de�métier�soit��annoté�pour�que�plus�tard,�les�données�de�l’installation�soient�disponibles�lors�de�travaux�ultérieurs�(extension�etc.).

La�methode�proportionnelle

��

4 LA METHODE PROPORTIONNELLELa�méthode�la�plus�simple�et�la�plus�commune�pour�l’équilibrage�hydraulique��des�installations�de�chauffage�ou�de�rafraîchissement�est�celle�dite�“méthode�proportionnelle”.�C’est�pourquoi�elle�sera�détaillée�ci-après�à�l’aide�d’un�exemple.

L’appellation�‘méthode�proportionnelle’�vient�du�fait�que�toutes�les�valeurs�se�comportent�et�se�modifient�entre�elles�de�manière�proportionnelle.

Avec�cette�méthode,�on�équilibre�sur�un�plan�hydraulique�les�installations�de�chauffage�et�de�rafraîchissement�en�trois�étapes:

1.�� Mesure�des�débits�effectifs�et�comparaison�avec�les�débits�souhaités

2.�� Equilibrage�de�l’installation�

3.�� Bridage�de�la�pompe�ou�équilibrage�du�niveau�le�plus�proche�(tronçon��secondaire�par�exemple,�voir�chapitre�2.4.2)�

4.1 Mesure des débits effectifsA�partir�des�débits�effectifs�et�des�débits�de�consigne�souhaités,�on�détermine�le�quotient�du�tronçon�concerné�de�l’installation:

Les�valeurs�de�chaque�tronçon�sont�enregistrées�sous�forme�d’un�protocole:

Mesure 1 Mesure 2 Mesure 3 Résultat

Etat Passage

1Passage

2Passage

3

Point�de�mesure

Débit�de�consigne�qconsigne�(kg/h)

Débit�effectif�qeffectif�(kg/h)

Quotient�R

Quotient�R

Quotient�R

Quotient�R

Tronçon�1 955 1165 1.22

Tronçon�2 225 353 1.57

Tronçon�3 515 695 1.35

Tronçon�4 215 232 1.08

REMARQUE:

•�� Si�tous�les�quotients�sont�>1,�l’installation�ou�la�section�d’installation�est�surdimensionnée.

•�� Si�tous�les�quotients�sont�<1,�l’installation�ou�la�section�d’installation�est�sous-�dimensionnée.

4.2 Equilibrage des tronçonsLe�circuit�le�plus�défavorisé�se�reconnaît�à�son�plus�petit�quotient�,�dans�notre�exemple�le�tronçon�4.�Ici,�il�ne�faut�pas�brider�davantage�pour�ne�pas�‘gaspiller’�inutilement�de�l’énergie�de�pompe.�Le�quotient�du�tronçon�le�plus�défavorisé�sert�de�grandeur�de�référence�pour�le�réglage�des�autres�circuits.�Selon�la�caractéristique�de�pompe�et�la�caractéristique�de�réseau,�la�valeur�définitive�s’écarte�plus�ou�moins�de�la�valeur�de�référence�(les�débits�plus�importants�ayant�une�plus�grande�influence).�Pour�notre�exemple,�on�estime�en�première�approche�un�quotient�R=1.15,�valeur�sur�laquelle�seront�réglés�les�tronçons�1,�2�et�3�avec�l’aide�de�l’appareil�de�mesure.�Pour�ce�faire,�on�part�du�tronçon�avec�le�plus�grand�quotient.�Dans�notre�exemple,�on�règlera�les�tronçons�selon�l’ordre�2,�3�puis�1.�Pendant�cette�opération,�les�différents�circuits�s’influencent�mutuellement.�L’eau�qui�est�bridée�dans�un�tronçon�reste�en�fait�disponible�et�ne�fait�que�prendre�une�autre�direction.�Pour�cette�raison,�cette�procédure�se�fait�pas�à�pas,�par�étapes.�Dans�le�deuxième��essai,�on�règlera�par�exemple�un�quotient�de�1.20.�

L’installation�est�équilibrée�lorsqu’on�aura�équilibré�tous�les�circuits�sur�le�même�quotient�(à�l’intérieur�d’une�certaine�plage�de�tolérance).�Dans�le�présent�exemple,�les�quotients�pourraient�se�présenter�comme�suit�après�une�deuxième�mesure:

Mesure 1 Mesure 2 Mesure 3 Résultat

Etat Passage

1Passage

2Passage

3

Point�de�mesure

Débit�de�consigne�qconsigne��(kg/h)

Débit�effectif�qeffectif�

(kg/h)

Quotient�R

Quotient��R

Quotient��R

Quotient��R

Tronçon�1 955 1165 1.22 1.15 1.20 1.20

Tronçon�2 225 353 1.57 1.15 1.20 1.20

Tronçon�3 515 695 1.35 1.15 1.20 1.19

Tronçon�4 215 232 1.08 ? ? 1.21

4.3 Réduction sur le quotient R=1.0Tous�les�tronçons�sont�maintenant�équilibrées�entre�eux�et�le�débit�est�trop�élevé�selon�un�facteur�R=1.2.�Pour�cette�raison,�il�convient�de�procéder�encore�à�un�bridage�central,�par�exemple�en�équilibrant�au�niveau�immédiatement�supérieur.�En�l’absence�d’un�niveau�supérieur,�on�pourra�régler�la�pompe�sur�une�plus�petite�vitesse�ou��bien�remplacer�la�pompe�par�un�modèle�plus�petit,�ce�qui�économiserait�aussi�de�l’énergie�électrique.

Actual�flow�rate�qactualFlow�quotient�R�=

Target�flow�rate�qtarget

��

Exemples�de�calcul

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5 EXEMPLES DE CALCULAprès�avoir�décrit�aux�chapitres�précédents�l’équilibrage�hydraulique�par�des�mesures�et�des�réglages,�on�décrit�ci-après�à�l’aide�de�deux�petits�exemples��la�détermination�approchée�des�réglages�de�robinets�thermostatiques,�vannes�d’équilibrage,�et�régulateurs�de�pression�différentielle.�En�principe,�ce�calcul�est�suffisant,�étant�donné�que�lors�du�choix�des�robinets�thermostatiques,�on�suppose�l’existence�d’un�état�stationnaire�(voir�section�2.1.1).

Fig. 19: Schémadestronçonsselonl’exempledecalcul

5.1 Exemple de détermination de robinets thermostatiques

On�utilisera�comme�modèle�l’exemple�avec�les�colonnes�montantes�A1et�A2�du�schéma�ci-dessus.�La�première�étape�consiste�à�dimensionner�les�tuyauteries�ainsi�que�les�robinets�thermostatiques�et�les�vannes�d’isolement.�Pour�cela,�il�faut�connaître�les�volumes�d’eau�des�radiateurs�et�les�longueurs��

des�tuyauteries.

Le�dimensionnement�des�tuyauteries�requiert�au�moins�de�fixer�une�vitesse�maximale�de�circulation�pour�éviter�les�bruits�de�circulation.

Les�raccordements�aux�radiateurs�sont�calculés�pour�une�vitesse�maximale�de�0.5�m/s,�tandis�qu’une�vitesse�allant�jusqu’à�1.5�m/s�est�plus�habituelle�pour�le�circuit�principal�de�distribution.

Toutefois,�pour�cette�vitesse,�il�se�crée�de�fortes�pertes�de�charge�dans�les�conduites�ce�qui�exige�une�puissance�élevée�de�pompe.

Pour�limiter�la�puissance�de�pompe,�on�dimensionnera�les�pertes�de�charge�dans�les�plus�petites�installations�entre�0.5�mbar/m�et�1�mbar/m�et�entre�1�mbar/m�et�2�mbar/m�

Colonne A1 Colonne A2 Colonne B1 Colonne B2

Tronçon principal

Tronçonsecondaire A

Tronçonsecondaire B

dans�les�installations�plus�importantes.�Dans�le�cas�de�notre�exemple,�on�se�base�sur�une�perte�de�charge�maximale�de��R�≤ 1.5�mbar/m.

Les�pertes�de�charge�dépendent�entre�autre�de�divers�facteurs�tels�que�la�rugosité�intérieure�des�tuyauteries�ainsi�que�de�la�densité�du�fluide.�Elles�peuvent�être�calculées�ou�relevées�sur�des�abaques.�

La�fig.�21�montre�un�tel�abaque�pour�tuyauteries�en�acier�et�eau�de�chauffage�à�40°C.�

Fig. 21: Abaquedonnantlesrésistancesdefrottementspourdéterminerlespertesdechargedansdestronçonspartielsenmbar/m

Tronçon TQ�

kg/hL�m

Dim.∆ptuyau

mbar/m∆ptuyau�mbar

1 90 3.60 3/8” 0.72 2.59

2 90 3.10 3/8” 0.72 1.30

3 75 0.10 3/8” 0.53 0.05

4 75 0.10 3/8” 0.53 0.05

5 165 3.50 1/2” 0.65 2.28

6 165 3.50 1/2” 0.65 2.28

7 75 0.10 3/8” 0.64 0.06

8 75 0.10 3/8” 0.64 0.06

9 240 3.50 1/2” 1.25 4.38

10 240 3.50 1/2” 1.25 4.38

11 85 0.10 3/8” 0.64 0.06

12 85 0.10 3/8” 0.64 0.06

13 325 1.00 3/4” 0.50 0.50

Tab. 2: Pertesdechargedesdifférentstronçons

Colonne A1

Fig. 20:Détaildestronçonsselonl’exempledecalcul

Abaque de frottement dans les conduites

q [k

g/h]

Exemples�de�calcul

��

Dimensionnement avec un robinet thermostatique type V

Pour�déterminer�le�sens�de�circulation�le�plus�défavorable,�on�utilisera�lors�d’un�premier�calcul�les�pertes�de�charge�des�thermostats�et�vannes�d’isolement�considérés�ouverts�d’après�les�diagrammes�donnés�par�les�fabricants�ou�calculées�au�moyen�de�la�valeur�du�KV�.�Les�vannes�avec�préréglage�sont�déterminées�avec�des�valeurs�préréglées�ou�des�valeurs�de��KV�pour�Xp�≤ 2�K.�Pour�le�robinet�thermostatique�type�V,�cela�signifie��KV=0.41.

KV�� Coefficient�de�débit�en�m3/h�pour�un�∆p�de�1�bar∆p�� Perte�de�charge�en�barV̇� Débit�volumique�en�m3/h

Les�débits�massiques�en�kg/h�des�différents�radiateurs�ont�été�déterminés�à�partir�du�dimensionnement�des�radiateurs�(voir�fig.�20).�Toutefois,�pour�la�relation�ci-dessus,�on�a�besoin�du�débit�en�m3/h.�Pour�cette�raison,�il��conviendrait�de�convertir�le�débit�massique�en�débit�volumique�via�la�densité.�La�densité�de�l’eau�à�4°C�est�ρ =�1�kg/dm3��et�à�90°C�elle�est�encore�ρ =�0.96�kg/dm3.�C’est�la�raison�pour�laquelle�on�renonce�à�cette�conversion�en�conservant�le�facteur�1�à�toutes�températures.�Il�s’en�suit�les�valeurs�suivantes:Robinets thermostatiques type V Radiateur�supérieur�HK1:∆p�=�(V̇�/KV�)2�=�(0.09�m3/h�/�0.41)2�=�0.048�bar�=�48.19�mbarRadiateurs�du�milieu�HK2 et�HK3:∆p�=�(0.075�m3/h�/�0.41)2�=�0.03346�bar�=�33.46�mbarRadiateur�du�bas HK4:∆p�=�(0.085�m3/h�/�0.41)2�=�0.04298�bar�=�42.98�mbar.Raccords équerre Verafix sur le retour:Radiateur�supérieur HK1:∆p�=�(V̇�/KV�)2�=�(0.09�m3/h�/�1.7)2�=�0.0028�bar�=�2.80�mbarRadiateurs�du�milieu�HK2 and�HK3:∆p�=�(0.075�m3/h�/�1.7)2�=�0.00195�bar�=�1.95�mbarRadiateur�du�bas�HK4:∆p�=�(0.085�m3/h�/�1.7)2�=�0.00250�bar�=�2.50�mbar

Tab. 3: ColonnemontanteA1,pertesdechargeaurobinetthermostatique,raccordsettuyauteries

Kv��=�V�/� ∆p ∆p�=�(�V�/�Kv )2

L ∆pm mbar/m

58575709h/gkq∆pvanne mbar 48.19 33.46 33.46 42.98∆pretour mbar 2.80 1.95 1.95 2.50

∆ptronçon T1 mbar 3/8 3.6 0.72 2.59

∆ptronçon T2 mbar 3/8" 3.1 0.72 1.30

∆ptronçon T3 mbar 3/8" 0.1 0.53 0.05

∆ptronçon T4 mbar 3/8" 0.1 0.53 0.05

∆ptronçon T5 mbar 1/2" 3.5 0.65 2.28 2.28

∆ptronçon T6 mbar 1/2" 3.5 2.28 2.28

∆ptronçon T7 mbar 3/8" 0.1 0.53 0.05

∆ptronçon T8 mbar 3/8" 0.1 0.53 0.05

∆ptronçon T9 mbar 1/2" 1.0 1.25 4.38 4.38

∆ptronçon T10 mbar 1/2" 0.5 1.25 4.38 4.38

∆ptronçon T11 mbar 3/8" 0.1 0.66 0.07

∆ptronçon T12 mbar 3/8" 0.1 0.66 0.07

∆ptronçon T13 mbar 3/4" 1.0 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50

∆ptronçon T14 mbar 3/4" 0.5 0.50 0.25 0.25 0.25 0.25

HK1 HK2 HK3 HK4Dim.

On�notera�qu’une�grande�partie�de�la�perte�de�charge�est�occasionnée�par�le��robinet�thermostatique�et�que�les�pertes�dues�à�la�tuyauterie�et�aux�raccords�sont�pratiquement�négligeables.�Pour�cette�raison,�on�peut�renoncer�à�déterminer�les�pertes�de�charge�des�raccords�en�T,�coudes�etc.�Même�la�perte�de�charge�du�radiateur�est�aussi�négligeable.�Par�contre�les�pertes�des�ventilo-convecteurs�ou�d’échangeurs�de�chaleur�se�situent�dans�une�zone�de�plusieurs�100�mbar�et�sont�à�inclure�dans�le�bilan�final.

Le�système�est�équilibré�lorsque�la�somme�de�toutes�les�pertes�de�charge�via�les�trajets�individuels�de�circulation�est�égale.�Pour�ce�faire,�on�compare�entre�elles�selon�le�tableau�ci-après�les�pertes�de�charge�individuelles:

Tab. 4: BilandepertedechargedelacolonnemontanteA1�La�vue�d’ensemble�montre�que�la�plus�grande�pression�différentielle�est�utilisée�pour�alimenter�le�radiateur�le�plus�haut�HK1.�L’alimentation�de�ce�radiateur�représente�donc�le�parcours�le�plus�défavorable.�Pour�éviter�de�suralimenter�les�radiateurs�HK2,�HK3�et�HK4,�on�aura�besoin�ici�de�la�même�pression�différentielle.�Cela�veut�dire�que�le�thermostat�de�radiateur�devra�fournir�cette�pression�différentielle�supplémentaire:

Pression différentielle requise pour le robinet thermostatique sur HK2:

∆pTHV, consigne = ∆pTHV + ∆pdifferentiielle = 33.46 + 19.37 = 52.83 mbar

Pression différentielle requise pour le robinet thermostatique sur HK3:

∆pTHV, cnsigne = ∆pTHV + ∆pdifferentielle = 33.46 + 23.93 = 57.39 mbar

Pression différentielle requise pour le robinet thermostatique sur HK4:

∆pTHV, consigne = ∆pTHV + ∆pdifferentielle = 42.98 + 22.58 = 65.56 mbar

Dans�le�diagramme�de�fonctionnement�du�thermostat�type�V,�il�nous�faut��maintenant�trouver�l’intersection�entre�le�débit�massique�et�la�pression�différentielle�requise.

Fig. 22: DiagrammedefonctionnementdurobinetthermostatiquetypeV

L ∆pDim. m mbar/m HK1 HK2 HK3 HK4

58575709h/gkq∆ptotal mbar 68.95 49.58 45.02 46.37

∆pdifférentiel mbar 19.37 23.93 22.58

∆ p [

mba

r ]

�0

Exemples�de�calcul

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Ou�bien�on�détermine�le�préréglage�en�se�basant�sur�la�valeur�du�Kv��et�du�tableau�de�préréglage:

Tab. 5: PréréglageetvaleurduKVpourlerobinetthermostatiquetypeV

Préréglage�HK2:KV�=�V�/�√∆p�=�0.075�kg/h�/�√0.05283�=�0.33 V̇�=�5

Préréglage�HK3:KV�=�V�/�√∆p�=�0.075�kg/h�/�√0.05739�=�0.31 V̇�=�5

Préréglage�HK4:KV�=�V�/�√∆p�=�0.085�kg/h�/�√0.06556�=�0.33 V̇�=�5

Le�tableau�plus�haut�ne�contient�que�pour�les�radiateurs�HK2�et�HK4�une�valeur�de�préréglage�qui�correspond�exactement�à�la�valeur�calculée�du�KV�.�De�ce�fait,�le�réglage�est�très�simple,�préréglage�5.�La�valeur�calculée�du�KV��pour�le�radiateur�HK3�se�situe�entre�les�réglages�V�=�4�et�V�=�5.�Ici�aussi,�on�choisira�V�=�5.�Le�robinet�thermostatique�se�règle�alors�entre�Xp=2K�et�Xp=1K.

Dimensionnement avec le robinet thermostatique type BB

Dans�l‘exemple�précédent,�les�préréglages�des�radiateurs�du�bas�sont�les�mêmes�et�seul�le�préréglage�au�niveau�du�radiateur�avec�le�parcours�le�plus�long�est�un�peu�plus�grand.�La�raison�en�est�que�les�débits�massiques�ne�varient�que�très�peu.�La�nécessité�d‘un�équilibrage�provient�de�ce�fait�essentiellement�des�trajets�différents.�Dans�les�installations�de�ce�type,�il�suffira�de�raccorder�les�radiateurs�via�le�robinet�thermostatique�de�type�BB�qui�est�d’un�coût�moindre.

L’exemple�suivant�représente�le�calcul�d’une�colonne�montante�A2�avec�le�robinet�thermostatique�de�type�BB.�Les�pertes�de�charge�des�tuyauteries�proviennent,�comme�décrit�précédemment�de�l’abaque�donnant�les��résistances�de�frottement.�Pour�déterminer�le�trajet�le�plus�défavorisé,�on�utilisera�aussi�dans�cet�exemple�au�premier�tour�les�pertes�de�charge�du�thermostat�ouvert�/�non�préréglé.�Dans�le�cas�de�thermostats�avec�limitation,�Il�est�toutefois�habituel�de�commencer�le�calcul�avec�la�valeur�de�Xp�=�3�K.�On�prend�pour�cette�raison�dans�l’exemple,�la�valeur�de�KV�=�0.52.

Les�masses�d’eau�des�radiateurs�individuels�sont:

D’où�les�valeurs�suivantes:

Robinets thermostatiques type BB

Radiateur�supérieur�HK1:∆p�=�(�V̇�/KV�)2�=�(0.08�m3/h�/�0.52)2�=�0.0237�bar∆p�=�23.67�mbar

Radiateurs�du�milieu�HK2 et�HK3:∆p�=�(0.065�m3/h�/�0.52)2�=�0.01563�bar�=�15.63�mbar

Radiateur�du�bas�HK4:∆p�=�(0.075�m3/h�/�0.52)2�=�0.02080�bar�=�20.80�mbar

Raccords équerre Verafix sur le retour:

Radiateur�supérieur�HK1:∆p�=�(�V/KV�)2�=�(0.08�m3/h�/�1.7)2�=�0.00221�bar�=�2.21�mbar

Radiateurs�du�milieu�HK2 et HK3:∆p�=�(0.065�m3/h�/�1.7)2�=�0.00146�bar�=�1.46�mbar

Radiateur�du�bas�HK4:∆p�=�(0.075�m3/h�/�1.7)2�=�0.00195�bar�=�1.95�mbar

Les�résultats�sont�regroupés�dans�le�tableau�ci-après:

Tab. 6: BilandespertesdechargecolonnemontanteA2 Pression différentielle requise pour le robinet thermostatique sur HK2:∆pTHV,�consigne=�∆pTHV�+�∆pDifferentielle�=�15.63�+�12.66�=�28.29 mbar

Pression différentielle requise pour le robinet thermostatique sur HK3:∆pTHV,�consigne�=�∆pTHV�+�∆pDifferentielle�=�15.63�+�16.24�=�31.87 mbar

Pression différentielle requise pour le robinet thermostatique sur HK4:∆pTHV,�consigne�=�∆pTHV�+�∆pDifferentielle�=�20.80�+�19.37�=�40.17 mbar

V 1 2 3 4 5 6 7 8

Xp=1 K Kv 0.04 0.06 0.13 0.16 0.19 0.19 0.19 0.19

Xp=2 K Kv 0.04 0.08 0.20 0.29 0.33 0.35 0.38 0.41

Xp=3 K Kv 0.04 0.09 0.21 0.34 0.42 0.44 0.51 0.55

Radiateur HK1 HK2 HK3 HK4

Masse d’eau 80 kg/h 65 kg/h 65 kg/h 75 kg/h

L ∆pDim. m mbar/m HK1 HK2 HK3 HK4

57565608h/gkq∆pvanne mbar 23.67 15.63 15.63 20.80∆pretour mbar 2.21 1.46 1.46 1.95

∆ptronçon T1 mbar 3/8" 3.6 0.59 2.12

∆ptronçon T2 mbar 3/8" 3.1 0.59 1.83

∆ptronçon T3 mbar 3/8" 0.1 0.43 0.04

∆ptronçon T4 mbar 3/8" 0.1 0.43 0.04

∆ptronçon T5 mbar 1/2" 3.5 0.51 1.79 1.79

∆ptronçon T6 mbar 1/2" 3.5 0.51 1.79 1.79

∆ptronçon T7 mbar 3/8" 0.1 0.43 0.04

∆ptronçon T8 mbar 3/8" 0.1 0.43 0.04

∆ptronçon T9 mbar 1/2" 3.5 0.98 3.43 3.43

∆ptronçon T10 mbar 1/2" 3.5 0.98 3.43 3.43 3.43

∆ptronçon T11 mbar 3/8" 0.1 0.05

∆ptronçon T12 mbar 3/8" 0.1 0.05

∆ptronçon T13 mbar 3/4" 1.0 0.37 0.37 0.37 0.37 0.37

∆ptronçon T14 mbar 3/4" 0.5 0.19 0.19 0.19 0.19 0.19

∆ptotal mbar 40.83 28.17 24.59 21.46

∆pDifferential mbar 12.66 16.24 19.37

Exemples�de�calcul

��

Dans�le�diagramme�de�fonctionnement�du�robinet�thermostatique,�on�cherche�le�point�d’intersection�entre�le�débit�massique�et�la�pression�différentielle�nécessaire.�Il�se�situe�pour�tous�les�radiateurs�à�l’intérieur�de�la�bande�proportionnelle�Xp=1K….3K.

Fig. 23: DiagrammedefonctionnementdurobinetthermostatiquetypeBB

En résumé:

Le�système�est�ainsi�équilibré�sans�avoir�à�procéder�à�d’autres�préréglages.

Dimensionnement pour une distribution horizontale en partant d’un circuit de chauffage de distribution.

Dans�certaines�régions,�le�raccordement�des�radiateurs�ne�se�fait�pas�via�des�colonnes�montantes�comme�décrit�plus�haut�mais�par�une�distribution�horizontale�dans�le�logement.�Avec�cette�façon�de�procéder,�il�y�a�deux�variantes�possibles:

Raccordement des radiateurs selon une structure arborescente avec une conduite principale et des conduites d’alimentation qui en partent:

Dans�ce�cas,�les�mêmes�règles�hydrauliques�que�celles�vues�précédemment�s’appliquent�ici.�Il�n’y�a�donc�pas�lieu�d’entrer�plus�dans�les�détails.

Raccordement individuel des radiateurs en partant d’un circuit de distribution:

Cette�façon�de�raccorder�simplifie�grandement�le�calcul,�étant�donné�qu’en�dehors�des�pertes�de�charge�des�raccords�de�chaque�circuit,�il�n’existe�plus�que�les�pertes�par�frottement�de�la�tuyauterie�(voir�fig.�18).�La�procédure�est�expliquée�à�l’aide�de�l’exemple�suivant.

Fig. 24:Distributionhorizontaleenpartantd’uncircuitdedistribution

Dans�la�pratique,�on�réalise�de�tels�systèmes�horizontaux�en�cuivre,�en�acier�doux�en�pvc�ou�matériau�composite,�le�même�diamètre�standard�étant�utilisé�pour�l’ensemble�des�raccordements�aux�radiateurs,�quel�que�soit�le�débit�massique.�Dans�cet�exemple,�l’installation�est�réalisée�en�tube�PVC�de16�x�2�mm.�On�obtient�alors�en�fonction�des�longueurs�de�tuyauterie�et�des�débits�massiques,�les�pertes�de�charge�suivantes:

Pièce Bain ChambreS. à

mangerSéjour Enfant

Cuisine 1

Cuisine 2

Débit [kg/h] 6.00 68.00 52.00 61.00 86.00 24.00 25.00

Tuyau 16x2 16x2 16x2 16x2 16x2 16x2 16x2

Longueur [m] 1.50 21.00 13.50 17.00 13.50 8.70 4.50

∆ptuyau [mbar] 0.04 20.00 8.10 13.00 20.00 1.40 0.70

∆pradiateur [mbar] 0.00 0.76 0.44 0.59 1.17 0.09 0.09

∆pROB [mbar] 0.21 27.51 16.09 22.14 44.00 3.43 3.72

∆pretour [mbar] 0.02 2.24 1.31 1.80 3.58 0.28 0.30

∆ptotal [mbar] 0.27 50.51 25.94 37.53 68.75 5.20 4.81

Tab. 7: Pertesdechargelorsd’unraccordementviacircuitsdedistribution

La�même�chose�s’applique�ici:�le�système�est�équilibré�quand�la�perte�de�charge�est�identique�au�travers�de�tous�circuits.�Pour�déterminer�le�préréglage,�il�y�a�lieu�de�calculer�la�différence�par�rapport�au�trajet�le�plus�défavorisé�puis�la�pression�différentielle�via�le�robinet�thermostatique.�Ensemble�avec�le�volume�massique,�il�en�résulte�la�valeur�du�Kv��à�régler�au�moyen�du�préréglage.

Pièce Bain ChambreS. à

mangerSéjour Enfant

Cuisine 1

Cuisine 2

Débit [kg/h] 6.00 68.00 52.00 61.00 86.00 24.00 25.00

∆ptotal [mbar] 0.27 50.51 25.94 37.53 68.75 5.20 4.81

Différence [mbar] 68.48 18.24 42.81 31.22 0.00 63.55 63.13

∆pROB�nécessaire

[mbar] 68.69 45.75 58.90 53.36 44.00 66.98 67.66

Valeur�KV 0.02 0.32 0.21 0.26 0.41 0.09 0.10

Préréglage 1 5 4 4 8 3 3

XP K 1.30 1.95 1.38 1.77 2.00 0.68 0.74

Tab. 8: Déterminationdupréréglage

q [ kg/h]

Chambre 1574W

S. àmanger1208W

Séjour 1418W

Chambre Enfant1990W

Cuisine577W

Sallede bain134W

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Exemples�de�calcul

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5.2 Exemple de détermination d’une vanne d’équilibrage

Pour�calculer�l’équilibrage�du�tronçon,�on�applique�le�même�principe�que�dans�le�cas�du�dimensionnement�des�robinet�thermostatiques.�On�pourra�comparer�le�volume�d’eau�du�tronçon�ainsi�que�la�pression�différentielle�requise�pour�l’alimentation�avec�le�volume�d’eau�d’un�radiateur�ou�échangeur�de�chaleur.�Il�faudra�ensuite�encore�compléter�le�bilan�avec�la�robinetterie�d’équilibrage�et�les�pertes�de�charge�des�tuyauteries�de�liaison.

Fig. 25: EquilibrageavecleKombi-3-plus

Tronçon A1:

Pression�différentielle�du�Kombi-3-plus,�ROUGE:∆p�=�(�V/KV�)2�=�(0.325�m3/h�/4.5)2�=�0.00522�bar�=�5.22�mbarPression�différentielle�du�Kombi-3-plus,�BLEU,�sans�préréglage:∆p�=�(�V/KV�)2�=�(0.325�m3/h�/6.4)2�=�0.00258�bar�=�2.58�mbar

Tronçon A2:

Pression�différentielle�du�Kombi-3-plus,�ROUGE:∆p�=�(�V/KV�)2�=�(0.285�m3/h�/4.5)2�=�0.00401�bar�=�4.01�mbarPression�différentielle�du�Kombi-3-plus,�BLEU,�sans�préréglage:∆p�=�(�V/KV�)2�=�(0.285�m3/h�/6.4)2�=�0.00198�bar�=�1.98�mbar

Dim. L ∆p Circuit A1 Circuit A2

q kg/h 325.00 285.00

∆pKombi-3�Rouge mbar 5.22 4.01

∆pKombi-3�Bleu mbar 2.58 1.98

∆pCircuit mbar 86.95 40.83

∆pTronçon�S15 mbar 3/4” 5.0 0.50 2.50

∆pTronçon�S16 mbar 3/4” 4.5 0.50 2.25

∆pTronçon�S17 mbar 3/4” 4.5 0.37 1.67

∆pTronçon�S18 mbar 3/4” 5.0 0.37 1.85

∆pTotal mbar 99.50 50.34

∆pDifférentiel mbar 49.16

Tab. 9: Bilandepertedechargedansl’équilibragedetronçon

Il�y�a�lieu�de�créer�au�niveau�de�la�vanne�d’équilibrage�A2�du�tronçon�A2�une�pression�différentielle�additionnelle�de�49.16�mbar.�La�pression�différentielle�nécessaire�sur�cette�vanne�est�alors:

���Le�préréglage�correspondant�pourra�être�lu�sur�l’abaque�de�la�vanne�choisie.

Fig. 26:DiagrammedefonctionnementduKombi-3-plus,BLEU,DN20

Ou�bien�il�est�calculé�via�la�valeur�du�Kv�et�du�tableau�correspondant.

V̇ 0.3 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8

KV 0.68 0.72 0.84 0.97 1.10 1.30 1.50 1.70 1.90

V̇ 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6

KV 2.10 2.30 2.50 2.70 2.91 3.12 3.36 3.60 3.86

V̇ 3.8 4.0 4.2 4.4 4.5 4.6 ... 5.9�=�open

KV 4.12 4.40 4.69 4.99 5.14 5.28 ... 6.40

Tab. 10: PréréglageetvaleurdeKvpourKombi-3-plus,BLEU,DN20

Le�préréglage�recherché�est�0,8.

Colonne A1

Circuit A

Colonne A2

∆p�=�40.83�mbar�+�49.16�mbar�=�89.99�mbar

Préréglage

Kv��=�V�/� ∆p��=�0.285�kg/h�/ 0.08999��=�0.95

Exemples�de�calcul

��

5.3 Exemple de dimensionnement d’un régulateur de pression différentielle

L’étape�suivante�pour�un�équilibrage�hydraulique�est�maintenant�l’équilibrage�des�tronçons�secondaires.�Ceci�pourra�être�réalisé�comme�décrit�précédemment�au�moyen�de�vannes�manuelles�de�bridage/réduction�ou�bien�aussi�en�utilisant�un�régulateur�automatique�de�la�pression�différentielle.�Les�procédures�de�calcul�concernant�les�vannes�manuelles�ayant�déjà�été�décrites,�on�n’évoquera�ici�que�le�dimensionnement�du�régulateur�de�pression�différentielle.

La�vanne�de�réglage�de�la�pression�différentielle�fournit�au�tronçon�suivant��une�pression�différentielle�maximale�et�un�volume�maximal�d’eau.�Son�dimensionnement�peut�de�ce�fait�être�comparé�à�celle�d’une�pompe.

Fig. 27: Equilibragehydrauliqueviaunrégulateurdepressiondifférentielle

Le�volume�d’eau�est�formé�de�la�somme�des�volumes�d’eau�des�colonnes�montantes�A1�et�A2:

q�=�qcol.mont�1�+�qcol.mont�2

qcol.mont�1�=�90�kg/h�+�75�kg/h�+�75�kg/h�+�85�kg/h

qcol.mont�1�=�325 kg/h

qcol.mont�2�=�80�kg/h�+�65�kg/h�+�65�kg/h�+�75�kg/h

qcol.mont�2�=�285 kg/h

q�=�325�kg/h�+�285�kg/h�=�610 kg/h

En�simplifiant,�la�dimension�requise�pour�le�régulateur�de�pression�différentielle�peut�se�déduire�du�diagramme�de�la�caractéristique�de�la�vanne.

Fig. 28: Caractéristiquesdurégulateurdepressiondifférentielle(vanneautomatiqued’équilibrage)

Le�diagramme�pour�diamètre�nominal�DN20�montre�pour�un�débit�de�1000�kg/h�un�point�d’intersection�avec�la�pression�différentielle�réglée�0.1�bar.�La�valeur�est�supérieure�au�volume�d’eau�nécessaire�de�610�kg/h,�la�vanne�est�donc�suffisamment�grande.

La�pression�différentielle�requise�est�formée�par�la�perte�de�charge�du�tronçon�le�plus�défavorisé�et�de�la�perte�de�charge�des�tronçons�partiels�15�et�16.�Le�tronçon�le�plus�défavorisé�est�dans�notre�exemple�la�colonne�montante�A1�(voir�Tab.�9).�

La�perte�de�charge�est�∆p�=�99.5�mbar.

Les�pertes�de�charge�des�tronçons�15�et�16�ainsi�que�le�bilan�global�sont�à�lire�dans�le�tableau�ci-dessous:

Dim.L m

∆p mbar/m

Circuit A1

q kg/h 610.00

∆pCircuit mbar 99.50

∆pTronçon�S15 mbar 3/4” 3 0.50 1.50

∆pTronçon�S16 mbar 3/4” 3 0.50 1.50

∆pTotal mbar 102.50

Tab. 11:Bilandepertedechargedutronçonsecondaire

La�pression�différentielle�requise�de�102.5�mbar�est�très�légèrement�supérieure�à�la�pression�différentielle�réglée�en�usine�à�100�mbar.�La�vanne�est�donc�suffisamment�dimensionnée.

Colonne A1

Circuit A

Colonne A2

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Val

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Débit massique en kg/h

Débit massique en kg/h

Débit massique en kg/h

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Exemples�de�calcul

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Si�le�calcul�devait�fournir�une�pression�différentielle�supérieure�à�100�mbar,�on�pourra�augmenter�la�valeur�de�consigne�du�régulateur�à�membrane.�Chaque�tour�de�la�tige�du�régulateur�à�membrane�augmente�la��consigne�de�15�mbar.�Après�un�tour,�la�pression�différentielle�réglée�est�donc�de:

Si�la�pression�différentielle�requise�est�inférieure�au�réglage�usine,�un�volume�d’eau�plus�important�que�nécessaire�circulera.

Pour�une�meilleure�optimisation,�on�pourra�réduire�la�pression�différentielle�de�la�vanne�à�la�valeur�effectivement�requise�à�l’aide�du�contre-ressort�Réf.�VA2502A001.�Cet�accessoire�abaisse�la�pression�différentielle�minimale�d’usine�à�0.05�bar.�En�jouant�sur�le�réglage�de�consigne�du�régulateur�à�membrane,�on�règlera�ensuite�la�valeur�requise.�Un�tour�de�la�tige�du�régulateur�à�membrane�augmente�la��consigne�de�15�mbar.�Pour�passer�de��50�mbar�à�par�exemple�72.5�mbar,�il�faudra�effectuer�1�1/2�tours.

Le�régulateur�est��maintenant�exactement�réglé�à�la�pression�différentielle�requise.�Cela�signifie�que�seul�le�volume�d’eau�requis�de�610�kg/h�pourra�circuler,�même�si�la�capacité�maximale�du�régulateur�est�de�1000�kg/h.

La�caractéristique�présente�une�cassure�pour�une�pression�de�pompe�de��p0=0.2�bar.�La�pression�de�pompe�disponible�sur�le�tronçon�devra�donc�être�de�0.2�bar.

Avec�ce�réglage,�le�tronçon�est�équilibré�automatiquement�et�même�sur�un�plan�dynamique.�Cela�signifie�que�si�des�robinets�thermostatiques�ferment�à�charge�partielle,�la�pression�d’alimentation�n’augmente�pas:�les�autres�robinets�thermostatiques�continuent�à�ne�recevoir�que�la�quantité�d’eau�dont�ils�ont�besoin�et�l’on�économise�de�l’énergie.

∆p�=�100�mbar�+�15�mbar�=�115�mbar

Vue�d’ensemble�concernant�les�produits

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6 VUE D’ENSEMBLE CONCERNANT LES PRODUITS

6.1 Kombi-3-plusLa�vanne�Honeywell�Kombi-3-plus�se�compose�de�trois�vannes�et�de�trois�accessoires:

•�� Kombi-3-plus,�ROUGE,�vanne�de�mesure�et�d’isolement

•�� Kombi-3-plus,�BLEU,�vanne�d’équilibrage�et�d’isolement

•�� Vanne�d’isolement�à�siège�incliné�+�régulateur�à�membrane�(Kombi-DU)

•�� Kit�de�mesure

•�� Adaptateur�de�vidange

Les�vannes�ne�demandent�pas�d’entretien�grâce�à�un�joint�torique�de�clapet�et�sont�faciles�à�calorifuger�du�fait�de�l’absence�de�raccords�additionnels�sur�le�corps�de�vanne.

La�grande�particularité�réside�dans�le�fait�que�via�les�accessoires,�on�pourra���rajouter�au�besoin�des�fonctions�additionnelles�sans�interrompre�le�fonctionnement:�mesurer,�réguler,�vidanger�et�remplir.�Toutes�ces�fonctions/améliorations�se�réalisent�via�la�tige�de�vanne�située�en�partie�supérieure�et�peuvent�être�installées�très�simplement�pendant�le��fonctionnement�normal�de�l’installation.

La solution de base: Kombi-3-plus, ROUGE et BLEU

La�solution�de�base�est�déjà�conçue�pour�la�mesure�ou�la�régulation�différentielle:

•�� Sécurité�dès�le�départ

•�� Rapide�possibilité�de�la�compléter�sans�interrompre�le�fonctionnement

Equipement complémentaire: Kombi-3-plus, ROUGE et BLEU avec régulateur à membrane

Au�besoin,�on�pourra�compléter�Ie�Kombi-3-plus�BLEU�avec�le�régulateur�à�membrane.�La�vanne�manuelle�de�réduction�se�transforme�alors�en�un�régulateur�automatique�de�la�pression�différentielle

•�� Amélioration�sans�interrompre�le�fonctionnement

•�� Equilibrage�automatique�de�la�pression�différentielle,�même�à�charge�partielle

•�� Plus�de�perte�de�temps�pour�effectuer�des�mesures�et�des�étalonnages

•�� Pas�de�bruits�de�circulation

Fiches techniques

Les�fiches�techniques�se�rapportant�aux�vannes�Kombi-3-plus�sont�téléchargeables�depuis�notre�site�internet.

http://www.honeywell-confort.com�

Le�site�Web�comprend�aussi�un�logiciel�pour�vous�aider�rapidement�à�sélectionner�la�bonne�vanne�de�préréglage.

http://www.valve-calculation.com�

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Vue�d’ensemble�concernant�les�produits

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6.1.1 Notices d’utilisationRégulation

Précis�préréglage�grâce�à�une�gradation�très�fine�des�valeurs�de�préréglage�sur�le�Kombi-3-plus�BLEU�placé�sur�le�retour.

Pour réaliser des mesures avec le système de mesure Honeywell

Effectuer�des�mesures�sur�le�Kombi-3-plus�ROUGE�avec�une�valeur�définie�du�Kv�sur�le�départ�et�en�même�temps�réglage�précis��(au�litre�près)�sur�le�Kombi-3-plus�BLEU�sur�le�retour.

1 2

4 5 6

Préréglage – sur le retour

Fermeture de la vanne

Ouverture de la vanne

3

2 3 4

6 7 8

10

5

11

Pour plage de mesure I et mesure avec ordinateur, tourner le six-pans vers la droite jusqu’à venir en butée. Correspond à l’adaptateur de mesure, ancienne version

Après la mesure, fermer le mécanisme

1

9 12

Insérer l’adaptateur en position de fermeture. Le six-pans est visible

Ouverture de la vanne

Lors du serrage, maintenir le volant manuel

Au besoin, utiliser la sonde de mesure pour 11/4“- 3“

Lors du serrage, maintenir le volant manuel

Brancher les tuyaux

Mesures effectuées avec la mallette de mesure du débit, pour plage de mesure II, tourner l’écrou six-pans vers la gauche jusqu’à venir en butée. La bague rouge doit être visible

Ouvrir le mécanisme

Vue�d’ensemble�concernant�les�produits

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Réglage de la pression différentielle

Il�est�très�facile�d’équiper�ultérieurement�le�combiné�Kombi-3-plus�ROUGE�et�BLEU�par�ajout�du�régulateur�à�membrane.�Ou�bien�alors�opter�de�suite�pour�la�solution�économique�complète�formée�de�la�vanne�d’arrêt�Kombi�noire�et�d’une�vanne�Kombi-3+�bleue�avec�une�membrane�Kombi-DU�type�V5012.�

Vidange et remplissage

Simplicité�de�remplissage�et�de�vidange�avec�l’adaptateur�de�vidange.

8765

41 2 3

DN10 - DN25 DN32 - DN40

min. 0,1 bar

SW 4max. 0,3 bar

1

5

1

0

360° =0,015 bar

^

43

6

Cu 6 x 1 mm

SW 17

SW 14

SW 17

1 2

5

17

14

17

14

Kombi-3-plus BLEU

Kombi-3-plus ROUGE

SW 14

2

4 5 6

1 3

max. 3 Nm

Fermer la vanne

Insérer l’adaptateur en position de fermeture, l’écrou six-pans est visible

ATTENTION !

Drain the Vidanger les conduites d’alimentation et de retour

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Vue�d’ensemble�concernant�les�produits

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Honeywell ACS-EnvironmentalZI de Borly

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