Les réseaux bouclés Bouclage ou antenne

Les réseaux bouclés
Les différentes architectures des réseaux bouclés
Notions de dimensionnement
L’équilibrage
Quelques exemples de défauts de conception
fluence
AQUA
26 novembre 2008
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La distribution d’eau chaude sanitaire
Bouclage ou antenne
Arrêté du 15 novembre 2005 : maintien de température sur les réseaux bouclés à
l'exception des antennes terminales de moins de 3 litres
Pour un réseau galva 15/21 (D interne 16,6 mm) :
Pour un réseau cuivre 14/16 :
Pour un réseau cuivre 12/14 :
3 litres = 14 mètres
3 litres = 19 mètres
3 litres = 27 mètres
Pour les réseaux en habitation individuelle ou habitation collective avec production
ECS individuelle : possibilité de distribution en antenne
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La distribution d’eau chaude sanitaire
Les réseaux ECS collectifs (volume > 3 litres) nécessitent un moyen de maintien
des températures pendant les périodes de non-utilisation
Bouclage
Cordons chauffants
le bouclage est la solution la plus souvent mise en œuvre
……
Mais attention à l'organisation des boucles
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La distribution d’eau chaude sanitaire
Schéma de principe ECS
boucle 1
Aller
boucle 2
boucle 3
boucle 4
Retour
Production
Collecteur Aller
Pompe
Collecteur Retour
10 °C
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La distribution d’eau chaude sanitaire
Réseau ECS = 2 réseaux en 1
boucle
boucle 11
Aller
boucle 22
boucle
boucle
boucle 33
boucle
boucle 44
Retour
Retour
Production
Collecteur
Collecteur Aller
Aller
Pompe
Collecteur Retour
10 °C
Un réseau servant à délivrer l’eau à l’usager
Un réseau servant à faire circuler l’eau
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Réseau bouclé ECS = 2 réseaux en 1
Un réseau servant à délivrer l’eau à l’usager :
Dimensionné en fonction du nombre et du type de points d'usage raccordé
En général de plus gros diamètre que le réseau retour
Un réseau servant à faire circuler l’eau :
Conçu initialement pour une raison de confort (moins de temps d'attente)
A pour deuxième but de permettre un maintien en température de l'ensemble du
réseau (pour maîtriser le risque de développements microbiologiques)
En général de diamètre plus faible que le réseau aller (traditionnellement
dimensionné à deux DN en dessous du réseau aller : exemple si aller est en acier
galva de 50/60, le réseau retour sera en 33/42)
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La distribution d’eau chaude sanitaire
débits et vitesses de circulation
boucle 1
boucle 2
boucle 3
127 L/h
0,18 m/s
boucle 4
85 L/h
0,13 m/s
25 L/h
0,04 m/s
3 L/h
0,006 m/s
Production
Collecteur Aller
Pompe
240 L/h
Collecteur Retour
10 °C
Boucles
défavorisées
Boucles
favorisées
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La distribution d’eau chaude sanitaire
55-60°C
Températures observées sur un réseau
déséquilibré sans puisage
50-55°C
40-50°C
boucle 1
boucle 2
boucle 3
boucle 4
30-40°C
20-30°C
85 L/h
127 L/h
25 L/h
3 L/h
Production
Collecteur Aller
240 L/h
Pompe
Collecteur Retour
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La distribution d’eau chaude sanitaire
Températures observées sur un réseau
déséquilibré en période de forte utilisation
55-60°C
50-55°C
boucle 1
boucle 2
boucle 3
boucle 4
40-50°C
30-40°C
20-30°C
25 L/h
85 L/h
127 L/h
3 L/h
Production
Collecteur Aller
240 L/h
Pompe
Collecteur Retour
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La distribution d’eau chaude sanitaire
Organes de réglage et équilibrage
boucle 1
boucle 2
boucle 3
60 L/h
60 L/h
boucle 4
60 L/h
60 L/h
Production
Collecteur Aller
240 L/h
Pompe
240 L/h
Collecteur Retour
10 °C
Équilibrage : répartition des débits par bridage spécifique de chaque
organe de réglage (premières colonnes plus bridées que les dernières)
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La distribution d’eau chaude sanitaire
Équipement sur le retour
Manchette témoin
thermomètre
Manomètre
Mesure pression
amont/aval
de la pompe
Pompe doublée
clapet
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La distribution d’eau chaude sanitaire
La pompe de recirculation (dite
aussi pompe de bouclage)
Elle ne permet pas de maintenir la pression
dans le réseau.
Une mesure de pression en amont et en
aval de la pompe permet d'avoir un ordre
de grandeur du débit.
Exemple :
Vitesse 2
Pression en amont de la pompe : 3,9 bars
Pression en aval de la pompe : 4,3 bars
Débit de l'ordre de 2-3 m3/h
2,8 m3/h
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Les réseaux bouclés
Les différentes architectures des réseaux bouclés
Notions de dimensionnement
L’équilibrage
Quelques exemples de défauts de conception
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26 novembre 2008
Architecture des réseaux bouclés
Étude de quelques conceptions de réseau
terrasse
5ème
4ème
QUIZ
3ème
30 salles de bain / 6 niveaux
combien d’architectures
de réseau possible?
2ème
1er
RDC
ss-sol
fluence
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104/204
Architecture des réseaux bouclés
Antenne
terrasse
5ème
4ème
3ème
2ème
1er
RDC
ss-sol
fluence
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105/204
Une boucle unique
terrasse
5ème
4ème
3ème
2ème
1er
RDC
ss-sol
fluence
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26 novembre 2008
106/204
Architecture des réseaux bouclés
Colonnes bouclées classiques (bouclé à n-1)
terrasse
5ème
4ème
3ème
2ème
1er
RDC
ss-sol
fluence
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107/204
Architecture des réseaux bouclés
terrasse
Colonnes bouclées classiques (bouclé au dernier étage)
5ème
4ème
3ème
2ème
1er
RDC
ss-sol
fluence
AQUA
26 novembre 2008
108/204
Architecture des réseaux bouclés
terrasse
En parapluie avec production en terrasse
5ème
4ème
3ème
2ème
1er
RDC
ss-sol
fluence
AQUA
109/204
26 novembre 2008
Architecture des réseaux bouclés
En parapluie avec production au sous-sol
terrasse
5ème
4ème
3ème
2ème
1er
RDC
ss-sol
fluence
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Architecture des réseaux bouclés
Nappes horizontales
terrasse
5ème
4ème
3ème
2ème
1er
RDC
ss-sol
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111/204
Les réseaux bouclés
Les différentes architectures des réseaux bouclés
Notions de dimensionnement
L’équilibrage
Quelques exemples de défauts de conception
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Architecture des réseaux bouclés
Documents techniques supports pour le dimensionnement :
Norme EN 806 1, 2, 3 (2001, 2005 et 2006) : spécifications techniques
relatives aux installations d'eau destinées à la consommation humaine à
l'intérieur des bâtiments (généralités, conception, dimensionnement)
DTU 60.11 (octobre 1988) : règles de calcul des installations de plomberie
sanitaire et des installations d'évacuation des eaux pluviales
Guides techniques du CSTB relatifs aux réseaux d’eau destinée à la
consommation humaine à l’intérieur des bâtiments :
- Premier guide relatif à la conception et à la mise en œuvre (octobre 2004)
- Deuxième guide relatif à la maintenance et à la surveillance (novembre 2005)
Guide « Eau chaude sanitaire » de l’AICVF (février 2004)
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26 novembre 2008
Architecture des réseaux bouclés
Dimensionnement EFS / ECS :
Pression :
Le branchement et le réseau de canalisations intérieures ont une section suffisante
pour que la hauteur piézométrique de l'eau au point le plus élevé ou le plus éloigné
de l'immeuble soit encore d'au moins 3 m (correspondant à une pression d'environ
0,3 bar) à l'heure de pointe de consommation, même au moment où la pression de
service dans la conduite publique atteint sa valeur minimale (Code de la santé
publique, article R.1321-58)
En habitat collectif : 1 bar en entrée de logement (DTU 60.11)
Même méthodologie pour l'EFS et l'ECS (réseau non bouclé ou réseau aller en cas
de bouclage)
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26 novembre 2008
114/204
Architecture des réseaux bouclés
Dimensionnement des équipements de production
nécessité de connaître les consommations en ECS
Exemple : Consommation par Logement Standard / moyennes d'ECS litres/jour à 60° C
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Nombre de
pièces / type
1
2
3
4
5
Enquête
CSTB 1979
40
55
75
95
125
Enquête
CSTB 1986
50
75
95
120
160
Base à
retenir pour
les calculs
75
105
150
180
240
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26 novembre 2008
Architecture des réseaux bouclés
Dimensionnement du réseau aller ECS
Pour chaque type de point d’usage, des règles de dimensionnement donnent des
débits d’utilisation (ex pour un bain 20 litres/min, une douche 12 l/min pour un
lave mains )
Utilisation du coefficient de simultanéité (appelé aussi foisonnement) :
Ce coefficient est utilisé pour évaluer la consommation résultante simultanée
de plusieurs postes
Nb : nombre de postes reliés sur la même colonne
Coeff Simultanéité = a
Nb − 1
a : spécifique de chaque type d’établissement
Vitesses recommandées par le DTU (acoustique) :
Tuyauteries en sous-sol ou en vide sanitaire < 2,00 m/s
Colonnes montantes < 1,50 m/s
Branchements d’étages et appareils (pour un débit > à 0,5 l/s) < 2,00 m/s
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26 novembre 2008
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Architecture des réseaux bouclés
a dépend du type d'établissement :
0,8 : hôpitaux, maisons de retraite, bureaux
1 : hôtels
Coefficient de simultanéité (a = 0,8)
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
10
20
30
40
50
60
70
Nombre de postes équivalents
Il peut être aussi modifié en fonction du standing de l'établissement (par
exemple pour les hôtels)
Pour des usages simultanés (gymnase, caserne, stade), le coefficient de
simultanéité s'applique mal et une étude particulière doit être réalisée
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26 novembre 2008
Architecture des réseaux bouclés
Dimensionnement du réseau aller ECS
Exemple d’une colonne sur laquelle sont reliés 10 lavabos et 10 lave-mains :
Exemple :
Type et nombre
de postes
Débit individuel
(l/min)
10 lavabos
10 lave-mains
12
6
Somme des débit
individuels
(l/min)
120
60
Total (l/min)
180
Coeff
simultanéité
Total visé (l/min)
0,229
Soit une vitesse de 1,3 m/s
dans une canalisation 26/34
41
Le débit dans le collecteur est calculé comme la somme des débits attendus dans
chaque colonne.
Le diamètre du collecteur aller est choisi pour atteindre sans la dépasser une vitesse
de circulation de 2 m/s
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26 novembre 2008
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Architecture des réseaux bouclés
Dimensionnement du
réseau retour ECS
(guide du CSTB)
1 Calcul du diamètre des canalisations aller – Débit calculé selon DTU
60.11; vitesse de 1,5 m/s.
2 Calcul du diamètre collecteur aller – Débit calculé selon DTU 60.11;
vitesse de 2 m/s
3 Calcul du diamètre des canalisations retour – Conditions à remplir :
Vitesse comprise entre 0,15 m/s et 0,5 m/s, chute de température
inférieure aux limites fixées. Prendre en compte la nature des
canalisations et les caractéristiques de l’isolation.
4 Calcul du diamètre collecteur retour - Conditions à remplir : Vitesse
comprise entre 0,2 m/s et 0,5 m/s, chute de température inférieure aux
limites fixées (par exemple en fixant un coefficient de perte de charge
linéique j de l’ordre de 10 mm/m)
5 Calcul de la hauteur manométrique nécessaire au pied de chaque
colonne.
6 Détermination des organes de réglage
7 Vérification de la plage de fonctionnement des organes de réglage
(au minimum 25% de leur plage d’ouverture). Si en dehors de la
plage normale de fonctionnement, retour en 3 pour modifications de
paramètres (diamètre, débit et/ou isolation)
8 Choix de la pompe de recirculation
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26 novembre 2008
Architecture des réseaux bouclés
Réseau de distribution ECS
Dimensionnement :
Tuyauteries en sous-sol ou en vide sanitaire < 2,00 m/s
Colonnes montantes < 1,50 m/s
Retour de boucle entre 0,15 m/s et 0,5 m/s
Collecteur retour entre 0,2 m/s et 0,5 m/s
Organes de réglage ouvert à 25% minimum de leur plage d’ouverture
Équipements :
Présence de purgeurs d’air sur les points hauts
Organe de réglage sur chaque retour de colonne (idéalement à mesure directe de
débit et à mémoire de réglage)
Calorifugeage des canalisations (séparer l’eau froide de l’eau chaude sanitaire)
Supprimer les bras morts (rénovation)
Toujours aller du matériau le moins noble vers le plus noble pour éviter la
corrosion (pas de réparation en cuivre sur un réseau en acier galvanisé !)
Installer des purges en bas de colonne
Thermomètres installés si possible sur les retours de colonne les plus défavorisées
Signalétique sur les différentes canalisations
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26 novembre 2008
120/204
Les réseaux bouclés
Les différentes architectures des réseaux bouclés
Notions de dimensionnement
L’équilibrage
Quelques exemples de défauts de conception
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26 novembre 2008
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Rôle et réglage des organes de réglage
Sert à compenser les différences de parcours entre boucles (notamment le
diamètre et la longueur des canalisations) afin d'équilibrer les débits
Doit être installée sur le réseau retour ; aucun point d'usage ne doit être
raccordé entre les organes de réglage et la pompe de recirculation
Peut être installé sur la canalisation retour d'une seule boucle ou d'un groupe
de boucles (vanne de reprise)
D'autres fonctions complémentaires sont disponibles sur certains modèle de
vanne (mémoire de réglage, mesure de débit, etc.)
Les équipements doivent être correctement sélectionnés :
Les caractéristiques techniques (en terme de perte de charge)
sont spécifiques de chaque équipement (marque, type, diamètre)
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26 novembre 2008
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Organe de réglage / vanne d’équilibrage
organes de réglage et équilibrage
boucle 1
boucle 2
boucle 3
60 L/h
60 L/h
boucle 4
60 L/h
60 L/h
Production
Collecteur Aller
240 L/h
Pompe
240 L/h
Collecteur Retour
10 °C
Équilibrage : répartition des débits par bridage spécifique de chaque
organe de réglage (premières colonnes plus bridées que les dernières)
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Organe de réglage / vanne d’équilibrage
Modèle classique d'organe de
réglage : Té droit de réglage
Très difficile à régler, pas de mesure possible
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Cursus 4044 - Légionelles
124
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Organe de réglage / vanne d’équilibrage
Écorché d'une vanne
d'équilibrage
Caractéristiques hydrauliques
optimisées (perte de charge élevée en
limitant le risque de colmatage)
Prise de mesure de pression
différentielle (mesure du débit)
Affichage direct du nombre de tours
Mémoire de réglage
Prise de température
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Organe de réglage / vanne d’équilibrage
Modèles d’organe de réglage
Différents modèles d’organe de réglage existent avec possibilité
de mesure de température, de débit (souvent par mesure de perte
de charge dans l’équipement), affichage du nombre de tours,
blocage du réglage….
Et on trouve encore :
Gammes Quitus, Danfoss, Oventrop
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Ces équipements ne fonctionnent durablement qu'avec
une ouverture minimale de 25% (sinon risque de
colmatage très rapide)
26 novembre 2008
126/204
Organe de réglage / vanne d’équilibrage
Exemples de modèles
évolués d’organe de réglage
1,6 m3/h
0,1 bar
Gammes Quitus, TA, Oventrop….
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Cursus 4044 - Légionelles
127
26 novembre 2008
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Organe de réglage / vanne d’équilibrage
Possibilité de mesurer les débits sur les modèles évolués
fluence
AQUA
26 novembre 2008
128/204
Organe de réglage / vanne d’équilibrage
Vannes thermostatiques
Des vannes thermostatiques existent : ces équipements ne peuvent
pallier des défauts de conception du réseau.
Les débits obtenus ne respectent pas les préconisations du CSTB
(risque de bouchage)
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Cursus 4044 - Légionelles
129
26 novembre 2008
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Nettoyage des organes par inversion des flux
Fermeture de la colonne aller (si vanne
d'isolement existante et en état)
Ouverture de l'organe de réglage à son maximum
Ouverture de un ou plusieurs points d'usage à
fort débit (ECS)
Poursuite de la purge jusqu'à obtention d'une eau claire (nécessite en général un
ou plusieurs démontages et remontages des mousseurs qui se colmatent
pendant la purge)
En cas d'impossibilité d'obtenir de l'eau, changement de l'organe de réglage
Réglage de la vanne à sa consigne et réouverture de l'aller
Purge des points d'usage
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26 novembre 2008
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