Tout sur le vase d'expansion pour le chauffage: pourquoi est-il nécessaire, comment fonctionne-t-il et comment en choisir un?

Les propriétés physiques de tout liquide de refroidissement ne permettent pratiquement pas à ce fluide de se comprimer. Une tentative de réduire même légèrement le volume entraîne immédiatement une forte augmentation de la pression. L'eau, lorsqu'elle est chauffée dans une plage de 20 à 90 ° C, se dilate. Ces deux propriétés expliquent la nécessité d'allouer de l'espace dans le système pour la "respiration" du liquide de refroidissement. Un vase d'expansion pour le chauffage doit garantir le fonctionnement sûr et fiable de tous les composants du système d'ingénierie. La durée de son fonctionnement dépend directement si cet élément a été correctement sélectionné et installé.

Types de vases d'expansion et leur comparaison

Différents types de vases d'expansion peuvent être installés dans le système de chauffage.

Vases d'expansion ouverts

Un vase d'expansion ouvert est un réservoir ouvert dans lequel vous pouvez toujours ajouter du liquide de refroidissement. Il ne nécessite pas de vannes d'arrêt, une membrane en caoutchouc et même un couvercle. Habituellement, un seau à travers est «ajouté» au liquide du système, bien qu'un robinet d'eau puisse toujours être retiré de l'alimentation en eau.

Le schéma de fonctionnement du vase d'expansion ouvert: 1 - corps du réservoir; 2 - niveau de liquide de refroidissement; 3 - tuyau froid; 4 - tuyau de descente; 5 - soupape de sécurité; 6 - vanne d'arrêt; 7 - le point le plus haut dans la colonne montante du tuyau du système de chauffage

Il y a quelques décennies, les structures ouvertes étaient largement utilisées pour compenser la variation du volume du liquide de refroidissement lors de la circulation naturelle. Cependant, une surveillance constante du niveau du liquide et de son «remplissage», des difficultés d'installation au sommet, de la basse pression et de la corrosion des métaux - tout cela a conduit à la mise en avant de systèmes et réservoirs fermés.

Vases d'expansion fermés

Lorsque le liquide de refroidissement fait circuler la pompe, ils installent des réservoirs fermés, communément appelés «diaphragmes». Il est toujours peint en rouge et est structurellement un récipient scellé, à l'intérieur duquel est installée une membrane en caoutchouc technique. Mais dans les réservoirs bleus, conçus pour organiser l'approvisionnement en eau chaude, du caoutchouc alimentaire moins durable est utilisé.

Le dispositif du vase d'expansion est le suivant: une membrane en forme de cylindre ou de diaphragme divise le réservoir en deux parties. Du gaz ou de l'air inerte est pompé dans celui du haut, et l'autre est détourné pour l'excès de liquide de refroidissement.

Lorsque la température augmente, l'excès de liquide de refroidissement en expansion pénètre dans le réservoir. Le volume de la chambre à air diminue et la pression dans la chambre avec l'air augmente, ce qui compense simplement la haute pression dans le système. Avec une diminution de la température du liquide de refroidissement, le processus inverse est observé.

À basse température du liquide de refroidissement, le réservoir est vide et la membrane occupe le volume maximum possible. Lorsqu'il est chauffé, le liquide commence à remplir la cavité entre la membrane et le récipient. En refroidissant, le liquide de refroidissement est comprimé et l'air commence à le «repousser» dans le système

Le vase d'expansion fermé du système de chauffage peut être équipé d'une bride (remplaçable) ou d'une membrane non remplaçable. Le seul avantage, mais significatif, de ce dernier type est son faible coût. La membrane est fixée rigidement autour du périmètre du réservoir. Dans la position initiale, il est pressé contre la surface intérieure, de la même manière que le gaz remplissait tout le volume. Lorsque le liquide de refroidissement pénètre dans le vase d'expansion, la pression augmente.

Lorsque le système démarre, il y a un risque de rupture du diaphragme, car la pression augmente fortement. À l'avenir, les lectures sur le manomètre changent en douceur et ne constituent pas une menace pour son intégrité.

Afin d'éviter d'endommager la membrane, dans les systèmes de chauffage à grand volume, la pression est contrôlée à l'aide d'un manomètre. La soupape de sécurité est activée lorsque la valeur maximale autorisée est atteinte. Habituellement, il varie de trois ans et demi à quatre bars pour les maisons privées.

Le vase d'expansion à bride présente plusieurs avantages:

• la pression maximale est bien supérieure à celle d'un réservoir à diaphragme non remplaçable;
• la possibilité de remplacer la membrane à travers la bride en cas de dommage ou de rupture;
• exécution verticale et horizontale des produits. Cela donne plus d'options d'hébergement dans une petite chaufferie.

Quel est le meilleur - ouvert ou fermé?

Si nous comparons les propriétés opérationnelles et de consommation des types ouverts et fermés, les faits suivants prouvent l'avantage de ces derniers:

• un réservoir fermé n'est pas remonté, par conséquent, il est possible d'économiser sur les tuyaux;
• réservoirs à membrane ont des dimensions hors tout plus petites;
• le liquide de refroidissement du réservoir fermé ne s'évaporera pas exactement;
• perte de chaleur minimale, contrairement au réservoir ouvert nécessitant une isolation supplémentaire;
• la protection des tuyaux et des composants du système contre la corrosion, qui est assurée par le manque d'air;
• un système de chauffage fermé peut fonctionner à haute pression, tandis qu'un chauffage ouvert ne peut fonctionner qu'à basse pression;
• les coûts de fonctionnement de la membrane sont inférieurs à ceux d'un réservoir ouvert.

Mais en général, bien sûr - vous choisissez.

Avant d'acheter un vase d'expansion pour le chauffage, vous devez effectuer les calculs appropriés et concevoir le système. En savoir plus à ce sujet dans notre matériel:https://aquatech.tomathouse.com/fr/voprosy/kak-rasschitat-rasshiritelniy-bak.html.

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Placer le réservoir dans le système de chauffage

Le vase d'expansion du système de chauffage sert à compenser l'augmentation du volume du liquide de refroidissement résultant de sa dilatation thermique.

Si circulation forcée, alors la pression au point de raccordement de l'unité est égale à la pression statique à ce point à une température donnée (la règle ne s'applique que s'il y a un diaphragme). Si nous supposons que cela va changer, il s'avère que dans un système fermé, une certaine quantité de liquide est apparue de nulle part. C'est contraire au bon sens.

Un système de chauffage ouvert est un récipient ayant une forme complexe avec des flux de convection spécifiques. Tous les nœuds devraient fournir une montée rapide du caloporteur chaud au point supérieur et son écoulement par gravité subséquent à travers des radiateurs dans la chaudière. De plus, la conception du système ne doit pas entraver le mouvement des bulles d'air vers le haut.

Dans ce cas, le vase d'expansion est toujours situé au point le plus élevé du système monotube, généralement en haut du collecteur de surpression.

Calcul du volume de chauffage du vase d'expansion

Il existe plusieurs façons de déterminer le volume du vase d'expansion. Tout d'abord, de nombreux bureaux d'études et spécialistes individuels proposent leurs services.Ils utilisent un logiciel spécial pour les calculs, qui vous permet de prendre en compte tous les facteurs affectant le fonctionnement stable du système de chauffage. C'est tout, bien sûr, merveilleux, mais cher.

Deuxièmement, vous pouvez calculer indépendamment le vase d'expansion selon les formules. Ici, vous devez être particulièrement prudent, car la moindre erreur peut déformer considérablement les valeurs finales. Tout est pris en compte: le volume du système de chauffage, le type de liquide de refroidissement et ses caractéristiques physiques, la pression.

Troisièmement, vous pouvez utiliser des calculatrices en ligne pour effectuer des calculs. Cependant, dans ce cas, il est préférable de revérifier les résultats sur plusieurs ressources afin d'exclure la possibilité d'un fonctionnement incorrect de la page.

Quatrièmement, vous pouvez estimer à l'œil nu - la capacité spécifique du système de chauffage est égale à 15 l / kW. Ce sont des chiffres indicatifs. Cette méthode ne convient qu'au stade d'une étude de faisabilité. Immédiatement avant l'achat, des calculs plus précis sont nécessairement effectués.

Méthode n ° 1 - calcul par formules

La formule de base pour le calcul est la suivante:

où C est le volume total de liquide de refroidissement dans le système de chauffage, l;
Pa min - réglage de la pression absolue (initiale) dans le vase d'expansion, bar;
Pa max - pression absolue maximale (limite), qui est possible dans le vase d'expansion, bar.

Lors du calcul du volume total du système de chauffage, tous les tuyaux et radiateurs, le chauffage au sol et la chaudière, ainsi que d'autres éléments, sont pris en compte. Les valeurs approximatives sont indiquées dans le tableau:

Remarque:
* sans tenir compte du volume de liquides accumulés;
** valeur moyenne.

Le tableau montre les valeurs du coefficient βt - un indicateur de la dilatation thermique du liquide de refroidissement, qui correspond à la différence de température maximale dans les systèmes de travail et hors fonctionnement.

Maintenant, nous calculons Pa min et Pa max selon les formules:

La première formule calcule la pression de réglage absolue (h2 est remplacé par un signe moins lorsque le réservoir est situé sous le point d'insertion). La deuxième formule détermine la pression maximale absolue possible dans le vase d'expansion.

Méthode n ° 2 - calculatrice en ligne pour calculer

Pour calculer le volume du vase d'expansion, vous pouvez utiliser la calculatrice en ligne. Il y a beaucoup d'entre eux.

* - il vaut mieux prendre le chiffre le plus précis. S'il n'y a pas de données, 1 kW de puissance équivaut à 15 l;
** - doit être égal à la pression statique du système de chauffage (0,5 bar = 5 m);
*** - c'est la pression à laquelle la soupape de sécurité est activée.

Cette technique est grandement simplifiée et ne convient que pour le calcul de systèmes de chauffage individuels. Étape par étape, nous analyserons le schéma à l'aide d'un exemple spécifique:

1. nous déterminons le type de liquide de refroidissement: dans ce cas, il s'agit d'eau. Le coefficient de sa dilatation thermique est de 0,034 à une température de 85 ° C;
2. nous calculons le volume de liquide de refroidissement dans le système. Par exemple, pour une chaudière de 40 kW, le volume d'eau sera de 600 litres (15 litres pour 1 kW de puissance). Il est possible, et ce sera un chiffre plus précis, de résumer le volume de liquide de refroidissement dans la chaudière, les tuyaux et les radiateurs (si de telles données sont disponibles);
3. la pression maximale admissible dans le système est définie par la valeur seuil à laquelle la soupape de sécurité est activée;
4. la pression de charge (initiale) du vase d'expansion peut être supérieure ou égale à (mais en aucun cas inférieure à) la pression hydrostatique du système de chauffage au point d'insertion de la membrane;
5. le volume d'expansion (V) est calculé par la formule V = (C * βt) / (1- (Pmin / Pmax));
6. arrondir le volume estimé (cela n'affectera en rien le système).

Le vase d'expansion est sélectionné de manière à compenser ce volume calculé (voir tableau):

Le facteur de remplissage du liquide de refroidissement du vase d'expansion est déterminé selon le tableau sur la base d'une combinaison des valeurs de pression maximale et initiale. De plus, le volume calculé est multiplié par un coefficient et le chiffre résultant est le volume recommandé de la membrane

Les réservoirs d'expansion à membrane peuvent être utilisés lors de l'installation d'un système de chauffage fermé. Lisez à ce sujet dans notre prochain article:https://aquatech.tomathouse.com/fr/otoplenie/razvodka-otopitelnoj-sistemy/zakrytaya-sistema-otopleniya.html.

Derniers conseils

Un critère important pour choisir un vase d'expansion est le réglage de la soupape de sécurité (soupape de sécurité), qui est un élément obligatoire pour l'unité d'expansion (SP 41-101-95 "Conception des points de chauffage"). La valeur seuil après laquelle la protection est déclenchée est 10% plus élevée que la valeur acceptable pour le "maillon le plus faible" du système (ces réglages tiennent compte de la différence de hauteur de la membrane et de la valve).

Pour pouvoir contrôler la pression maximale admissible dans le système, privilégiez les vannes réglables. Une exigence obligatoire pour tous ces dispositifs de protection est la présence d'un dispositif de "détonation" (ouverture forcée). Il vous permet de vérifier périodiquement le fonctionnement de la valve et d'empêcher le collage de la valve.

La sélection du vase d'expansion est effectuée en tenant compte de la qualité, de la résistance à la diffusion et des caractéristiques de fonctionnement de la membrane (membrane), de la plage de températures de fonctionnement et de la durée de vie. Assurez-vous que les valeurs de pression de seuil dans la chaudière et le réservoir correspondent, et vérifiez également que la membrane répond aux exigences de sécurité et de qualité de ces unités.