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18501537 FR Vaten ber Expvat 24-01-2005 10:48 Pagina 1 CALCUL D'UN VASE FLEXCON Flamco Calcul d’un vase d’expansion Flexcon à membrane Notions de base pour le calcul d’un vase d’expansion Flexcon à membrane Pour effectuer la sélection correcte d’un Flexcon, les notions suivantes sont importantes: Capacité brute du vase Correspond à la capacité totale du vase Flexcon. Capacité utile (ou nette) du vase Correspond à la quantité maximale d’eau pouvant être recueillie du côté raccord d'eau de la membrane. Hauteur statique Correspond à la hauteur de l’installation, entre le point de raccordement du vase Flexcon et le point le plus élevé de l’installation, mesurée en mètres de colonne d’eau (1 mètre CE = 0,1 bar). Pression de gonflage du vase Flexcon Correspond à la pression mesurée sur la valve de gonflage d’azote, en l'absence d’eau et à température ambiante. Cette pression doit correspondre à la pression résultant de la hauteur statique, arrondie au 0,5 bar supérieur. Ceci permet d’éviter que de l’eau ne soit refoulée dans le vase Flexcon lorsque l’installation est froide. Pression de gonflage Pression de gonflage 0,5 bar Pression de gonflage 1 bar Pression finale Correspond à la pression maximale régnant dans l’installation à l’endroit du vase Flexcon. Cette pression correspond à la pression de tarage de la soupape de sécurité Prescor, à condition que la soupape de sécurité Prescor soit montée à la même hauteur que le vase Flexcon et qu’aucune pompe ne soit montée entre le vase Flexcon et la soupape de sécurité Prescor. La pression finale ne doit jamais dépasser la valeur maximale indiquée sur le vase. Effet utile Correspond au rapport entre la capacité brute et la capacité nette du vase. Effet utile = capacité nette capacité brute L’effet utile est déterminé par le rapport entre la pression de gonflage initiale et la pression finale. Ce qui donne la formule suivante (loi de Boyle): Effet utile = pression finale - pression initiale pression finale Flamco Flexcon s.a.r.l. BP 7173 Remarque: Les pressions sont exprimées en bars absolus. 95056 Cergy-Pontoise Cedex Téléphone : 01 34 21 91 91 [email protected] 1 18501537 Edition 2005 / F 18501537 FR Vaten ber Expvat 24-01-2005 10:48 Pagina 2 CALCUL D'UN VASE FLEXCON Flamco Lorsque l’effet utile maximal d’un vase d’expansion à membrane est dépassé, la membrane peut subir un effort de traction. Cela entraîne l'endommagement voire même la rupture de la membrane. Capacité en eau de l’installation Correspond à la somme des capacités en eau de la source de chaleur, des radiateurs, des conduites, etc., après remplissage intégral et purge de ceux-ci. Augmentation du volume d’eau en % Le tableau ci-dessous reprend les données concernant l’augmentation du volume d’eau en pour cent lorsque sa température passe de 10 °C à 110 °C. Accroissement de température Augmentation de volume 10 - 40 °C 0,75% 10 - 50 °C 1,18% 10 - 60 °C 1,68% 10 - 70 °C 2,25% 10 - 80 °C 2,89% 10 - 90 °C 3,58% 10 - 100 °C 4,34% 10 - 110 °C 5,16% Le graphique ci-dessous indique les chiffres pour les autres températures. 6 Augmentation de volume en % 5 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 70 Température en °C 80 90 100 110 120 Volume d’expansion Le volume d’expansion se détermine comme suit: Volume d’expansion = capacité totale en eau x augmentation de volume à la température moyenne de chauffe. Exemple: température de chauffe 90/70 °C (moyenne 80 °C) = 2,89%. Facteur de sécurité Il est recommandé d’ajouter un supplément de 25% au volume d’expansion calculé. Capacité brute du vase Flexcon La capacité brute du vase Flexcon se détermine comme suit: capacité brute du vase Flexcon = volume d’expansion x 1,25 effet utile Température dans le vase Flexcon La température maximale dans le vase Flexcon est de 70 °C en continu. 2 18501537 Edition 2005 / F 18501537 FR Vaten ber Expvat 24-01-2005 10:48 Pagina 3 CALCUL D'UN VASE FLEXCON Flamco Théorie Pression de service minimale Certaines pompes de circulation requièrent une pression déterminée (1,0 bar par exemple) dans leur conduite d’aspiration pour pouvoir fonctionner correctement. Un grand nombre de chaudières de chauffage central sont protégées à une pression de service minimale de 0,8 ou 1,0 bar. Si une telle pompe ou chaudière est montée dans une installation de chauffage central avec une faible hauteur statique, il peut être envisagé d’appliquer un vase d’expansion avec une pression de gonflage de 1,0 bar au lieu de 0,5 bar. Cette pression de gonflage n’assure pas la présence d’une pression de service minimale correspondante dans l’installation s'il n'y a plus d'eau dans le vase! Dans la section supérieure de l’installation, le risque d’apparition d’une dépression lors du refroidissement, et donc ultérieurement de problèmes d’air, est plus important en cas de pression de gonflage de 1,0 bar par exemple qu’en cas de pression de gonflage de 0,5 bar. Lorsque la pression dans l’installation descend sous 1,0 bar, le vase d’expansion dont la pression de gonflage est de 1,0 bar ne peut plus refouler de l’eau dans l’installation, étant donné qu’à ce moment il n’y a plus d’eau dans le vase d’expansion! Il est donc important de toujours maintenir une pression minimale dans l'installation plus élevée que la pression de gonflage du vase d'expansion. Note: Dans les situations où la chaudière du chauffage central et le vase d’expansion ne sont pas montés à la même hauteur dans l’installation, la pression de service minimale dans la chaudière du chauffage central est bien entendu de moindre importance. Pression de remplissage Afin d’éviter une dépression et des problèmes d’air, il est capital que le vase d’expansion ne soit jamais "sec". Pour cette raison, Flamco recommande de remplir l’installation à froid à une pression égale à la pression de gonflage du vase plus 0,2 à 0,3 bar (il va de soi que l’appoint d’une installation à chaud doit être réalisé à une pression supérieure). Une pression de remplissage erronée, trop élevée, peut déboucher sur des problèmes. Si l’installation comprenant un vase avec une pression de gonflage de 0,5 bar est remplie jusqu’à 2 bar au lieu de 0,8 bar, 30% de plus de la capacité brute est déjà consommée (vis-à-vis du remplissage à 0,8 bar) avant que l’eau du chauffage central ne se dilate suite à une augmentation de la température! A= (3,0 + 1) - (0,8 + 1) B= (3,0 + 1) - (2,0 + 1) (3,0 + 1) = 0,55 = 55% = 0,25 = 25% (3,0 + 1) Différence de rendement (): 30% Conclusion Pour un calcul correct du vase d’expansion Flexcon à utiliser, Flamco propose toutes sortes d’instruments: de la documentation technique, des disquettes de calcul et des programmes informatiques. Une pression de remplissage erronée, trop élevée, a une grande influence. Flamco recommande de remplir l’installation à la pression correcte, de préférence 0,2 à 0,3 bar au-dessus de la pression de gonflage du vase d’expansion Flexcon. 3 18501537 Edition 2005 / F 18501537 FR Vaten ber Expvat 24-01-2005 10:48 Pagina 4 CALCUL D'UN VASE FLEXCON Flamco Effet utile Le tableau ci-dessous permet la lecture de l’effet utile, valable pour les différentes pressions de gonflage et pressions finales. Hauteur statique en m Approximation de la capacité en eau de l’installation Pression de gonflage en bars 3.0 Pression finale en bars 6.0 10.0 5 0,5 0,62 - - 10 1,0 0,50 - - 15 1,5 0,38 - - 20 2,0 0,25 0,57 - 25 2,5 0,13 0,50 - 30 3,0 - 0,43 - 35 3,5 - 0,36 0,59 40 4,0 - 0,29 0,55 45 4,5 - 0,21 0,50 50 5,0 - - 0,45 55 5,5 - - 0,41 60 6,0 - - 0,36 Pour déterminer la capacité voulue du vase Flexcon, il faut calculer la capacité en eau de l’installation. Si le calcul de la capacité en eau de l’installation n’est pas possible, celle-ci peut être évaluée au moyen des chiffres suivants issus de l’expérience, sur la base d'un régime de température 90/70 °C. Installation de chauffage central avec Capacité d’eau en litres pour 1,0 kW (860 kcal/h) Convecteurs et/ou aérothermes 5,2 Installations de conditionnement d’air 6,9 Radiateurs à panneaux 8,6 Radiateurs à colonnes 12,0 Plafonds rayonnants et/ou chauffage par le sol 21,5 Systèmes de conduites étendus (chauffage urbain) 25,8 La capacité en eau de l’installation peut s’évaluer en multipliant la puissance de l’installation par les valeurs mentionnées dans le tableau. Le tableau porte sur des installations neuves. Pour les installations plus anciennes, il est recommandé d’opter pour des valeurs plus élevées. Cette méthode est donnée à titre indicatif et ne constitue pas une garantie pour un dimensionnement correct du vase d’expansion Flexcon adéquat. Conversion des unités: 1,0 bar = 100 kPa = 100.000 Pa = 10 N/cm2 = 0,9869 atm. = 10,2 m CE (Colonne d'eau) 1,0 kW = 0,239 kcal/s = 859,86 kcal/h 1,0 kcal/s = 4,1868 kJ/s = 4,1868 kW 4 18501537 Edition 2005 / F 18501537 FR Vaten ber Expvat 24-01-2005 10:48 Pagina 5 CALCUL D'UN VASE FLEXCON Flamco Exemples de calcul de vases d'expansion Flexcon Exemple 1 Données - contenance en eau = 340 litres - température de chauffe moyenne (90/70 °C) = 80 °C - hauteur statique =8m - pression finale = 3,0 bar - le vase Flexcon et la chaudière sont placés en bas. Calcul Augmentation de volume en % = 2,89% ≈ 2,9% 340 x 2,9 = 9,86 litres 100 Plus réserve 25% = 9,9 x 1,25 = 12,4 litres Volume d’expansion = Effet utile = (3,0 + 1) - (1,0 + 1) = 0,50 (3,0 + 1) Capacité brute requise du vase Flexcon = 12,4 = 24,8 litres 0,50 A sélectionner: un Flexcon 25/1,0. Exemple 2 Données - contenance en eau = 7.000 litres - température de chauffe moyenne (90/70 °C) = 80 °C - hauteur statique = 30 m - pression finale = 2,5 bar - le vase Flexcon et la chaudière sont placés en haut. Calcul Augmentation de volume en % = 2,89% ≈ 2,9% Volume d’expansion = 7.000 x 2,9 = 203 litres 100 Plus réserve 25% = 203 x 1,25 = 254 litres Effet utile = (2,5 + 1) - (0,5 + 1) = 0,57 (2,5 + 1) Capacité brute requise du vase Flexcon = 254 = 446 litres 0,57 A sélectionner: un Flexcon 600/0,5. 5 18501537 Edition 2005 / F 18501537 FR Vaten ber Expvat 24-01-2005 10:48 Pagina 6 CALCUL D'UN VASE FLEXCON Flamco Exemple 3 Données - capacité en eau inconnue - puissance de la chaudière = 55 kW - température de chauffe moyenne (90/70 °C) = 80 °C - hauteur statique = 12 m - pression finale = 3,0 bar - le vase Flexcon et la chaudière sont placés en bas - corps de chauffe: 100% radiateurs à panneaux. Calcul Approximation de la contenance en eau de l’installation = 55 x 8,6 = 473 litres Augmentation de volume en % = 2,89% ≈ 2,9% Volume d’expansion = 473 x 2,9 = 13,7 litres 100 Plus réserve 25% = 13,7 x 1,25 = 17,1 litres Effet utile = (3,0 + 1) - (1,5 + 1) = 0,375 (3,0 + 1) Capacité brute requise du vase Flexcon = 17,1 = 45,6 litres 0,375 A sélectionner: un Flexcon 50/1,5. 6 18501537 Edition 2005 / F