LE VASE D`EXPANSION

LE VASE D’EXPANSION
Les températures variant sans cesse dans les installations calorifiques et dans les circuits
frigorifiques, on a besoin. d'une compensation des variations de volume de l'eau.
Dans les petites installations (jusqu'à env. 80 kW), le montage de vases d'expansion sous
pression est la solution optimale. Ceux-ci compensent de manière précise les variations de
volume de l'eau en circulation et maintiennent l'installation sous la pression nécessaire à un
fonctionnement parfait.
Le vase d'expansion renferme une vessie ou une membrane spécialement étanche aux gaz, qui
divise le vase en deux volumes: un pour le gaz, un pour l'eau.
La vessie est reliée au tube de raccordement du vase à l'installation et reçoit l'eau d'expansion.
Le gaz se trouve entre la vessie et le vase en acier.
Pour augmenter la durée de vie de la vessie, il est recommandé de raccorder le vase à la partie
la plus froide du retour, afin d'éviter que le vase ne soit soumis en permanence à des températures supérieures à 50°C.
1
A - Calcul du volume d'expansion
Il faut disposer des données suivantes.
- La contenance totale en eau de l'installation Vt en litres.
Si celle-ci est difficile à obtenir, on la détermine approximativement par le biais de la puissance
nominale du générateur de chaleur.
Panneaux chauffants
env. 9 litres pour 1 kW de puissance nominale.
Radiateurs
env. 11 litres pour 1 kW de puissance nominale.
Chauffage par le sol
env. 22 litres pour 1 kW de puissance nominale.
- La température maximale de départ Td , qui sert au choix
du facteur de dilatation thermique αV.
Le volume d'expansion brut Ve se calcule suivant la formule.
Ve = (Vt x αV) + (Vt x 0,005)
Nous recommandons d'appliquer une majoration de 0,5% de la contenance de l'installation pour
tenir compte des tolérances admises sur les bases de calcul.
Le facteur de dilatation est notablement plus élevé quand l'eau est additionnée de produits
antigel. Les valeurs correspondantes peuvent être obtenues auprès du fabricant.
Le volume d'eau des installations frigorifiques doit être déterminé par calcul. Des
approximations basées sur la puissance nominale du groupe frigorifique ne donnent pas de
résultats exploitables. Pour calculer le volume d'expansion, le coefficient de dilatation choisi
sera celui de la température la plus élevée que le liquide de refroidissement peut atteindre en
équilibre avec la température ambiante de l'air en cas d'arrêt prolongé de l'installation
(habituellement 30 à 35°C).
2
B - Choix du vase
Le volume d'eau que peut recueillir un vase doit correspondre au moins à Ve. Il est fonction des
limites de pression entre lesquelles travaille le vase.
Les autres pressions d'ouverture, les données suivantes sont nécessaires
- pression du gaz Pi du vase vide d'eau (pression initiale)
- pression finale Pf
Pi est déterminée en fonction de la hauteur statique HP de l'installation:
Pi = HP (en bars) +0,2 bar
La hauteur statique HP se mesure à partir du sol de la chaufferie
jusqu'au point le plus élevé de l'installation (Fig. 3)
10 m de hauteur d'eau = 1 bar
La pression finale Pf doit être inférieure ou égale
à la pression d'ouverture Po de la soupape de sécurité.
Pf < Po
La capacité minimale requise du vase VG se calcule comme suit'
VG = Ve (Pf + 1 )
Pf- Pi
Le tableau 2 permet une sélection rapide pour les installations où la pression d'ouverture de la
soupape de sécurité du vase est égale à 3 bars.
3
C - Vase d’expansion ouvert
Utiliser autrefois pour les installations en thermosiphon
Peut être utilisé pour les chaudières bois (problème de boues dû à une entrée d’air par le vase)
Mauvaise circulation dans l’installation (difficile à contrôler)
Rôle :
Le vase placé au sommet de l’installation
Il permet l’évacuation de l’air des conduites et des radiateurs
Il constitue un organe de sécurité en cas d’emballement de la chaudière si la température
dépasse 100°C
D - Vase d’expansion sanitaire
Utiliser pour récupérer le volume d’eau dû à la dilatation ou l’augmentation du ballon d’ECS
lors de la montée en température.
Capacité des vases sanitaires 8 et 11 litres
4
E - Bâche de stockage
L’utilisation de ce type de d’expansion est mis en place pour des puissances élevées pouvant
aller jusqu’à 10000 kW
Avantage
Module économique
Automatisme intégral de fonctionnement
Remplissage automatique
Fonctionnement :
a) Elévation de température
A la mise en route du brûleur (réseau de chauffage) ou à l'arrêt du groupe froid (réseau
climatisation), la température et donc la pression du circuit augmentent.
Dès que la pression dépasse la valeur de réglage du déverseur, celui-ci s'ouvre et laisse fuir vers
la bâche de stockage l'excédent du volume d'eau dilaté (phase d'expansion), jusqu'à retrouver sa
valeur de réglage.
b) Baisse de température
A l'arrêt du brûleur (mode chauffage) ou à la mise en route du groupe froid (réseau
climatisation), la température du fluide baisse et la pression statique chute (phase de
contraction) .
Dès que la pression atteint le seuil de pression mini à maintenir dans l'installation, la pompe est
mise en route par le pressostat de commande. La pompe aspire dans la bâche de stockage et
refoule dans le circuit pour faire remonter la pression, jusqu'à retrouver sa valeur d'arrêt pompe.
Lorsque la pression dans l'installation est stable, le déverseur et la pompe ne fonctionnent pas.
5
F – Soupape de sécurité
Fonctionnement
En marche normale de l'installation de chauffage, la soupape de sécurité est passive, elle
n'intervient que si les dispositifs régulateurs et limiteurs thermostatiques ne fonctionnent pas
correctement ou en cas d'erreurs de service. La soupape de sécurité doit être à même d'évacuer
la totalité de la puissance calorifique du générateur de chaleur sous forme d'eau surchauffée ou
de vapeur. La pression effective présente agit aussi sur le clapet de la soupape, qui est pressé
avec son joint d'étanchéité en élastomère sur le siège. Dès que la pression effective dépasse la
force du ressort, le clapet se soulève du siège et libère l'orifice de décharge. L'écoulement d'eau
ou de vapeur fait tomber la pression
Montage
Raccordement sur le haut de la chaudière, par un tube horizontal de 1 à 2 m, sans organe
d'arrêt, sans isolation thermique de la soupape.
On montera les soupapes en position verticale, non isolée thermiquement; à sa sortie latérale on
montera un coude (pas d'équerre) avec sortie libre débouchant, au travers d'un entonnoir, sur
une canalisation ou à l'air libre.
La non-étanchéité des soupapes ayant toujours comme causes des perles de soudure, des
écailles de laminage, des copeaux de taraudage, du sable et du chanvre, il est indispensable,
une fois le montage terminé, de rincer abondamment la tuyauterie entre la chaudière et les soupapes.
6