Expansion Vase

Expansion Vase

July 18, 2017 • Hydronics • Views: 319

Les Réservoirs d’expansion
vase d'expansion

Le réservoir d’expansion sert dans un premier temps à compenser les variations de volume que subit la masse d’eau de l’installation suite aux fluctuations de température.

Le deuxième rôle du réservoir d’expansion est de maintenir la pression dans l’installation quand celle-ci est complètement refroidie. Dans ce cas, la pression du vase doit empêcher une dépression dans l’installation et ainsi la pénétration d’air source de corrosion.

Il est composé d’une enveloppe séparée en son centre par une membrane souple. La première moitié contient l’eau du circuit, et la deuxième moitié est remplie par un gaz ininflammable (air, azote, gaz neutre etc.). Lorsque l’eau se dilate en chauffant, la partie eau pousse sur la partie air. 
Cette partie air va donc se comprimer et absorber le surplus de pression.Vase d'expansion à membrane

 

 

 

Cet élément est indispensable dans tous les systèmes de chauffage central.

Dans le cas d’un système de chauffage hydronique, nous utiliserons un vase d’expansion fermé.

Le vase d’expansion fermé est constitué, d’une enveloppe fermée, d’un volume d’eau et d’un Legal Anabolic Steroids for Sale online: Oral pills and Injection… volume d’air séparés par une membrane.

Avant le remplissage de l’installation en eau, l’on règle la pression du vase.

Après le remplissage, un certain volume d’eau entre dans le vase et constitue la réserve de l’installation. La pression minimale de l’installation est calculée lors du dimensionnement et correspond à la valeur inscrite sur le manomètre de l’installation.
Lorsque le système de chauffage central est mis en route, l’eau chauffée se dilate et le volume d’eau dans le vase augmente, comprimant l’air. La pression de l’installation augmente aussi.C’est pourquoi l’on parle de vase d’expansion à pression variable.

Le réservoir d’expansion fermé travaille sur des circuits fermés et donc sous pression.
La pression de gonflage à l’azote la plus fréquente est de 1.5 bar. Sa mission est d’absorber la dilatation du liquide caloporteur du circuit quand il chauffe, le plus souvent de l’eau. Sa capacité doit être calculée en fonction du volume d’eau total de l’installation et de la hauteur totale du circuit, la pression sera plus importante sur un bâtiment de plusieurs étages en comparaison d’une maison de plain pied (du au poids de l’eau).

– La pression de gonflage du ballon devra être ajustée en fonction de la hauteur de l’installation 1m = 0,1 bar

– La pression du circuit à froid devra être légèrement supérieure (0.2 bar ) à la pression de gonflage.

– Le bon sens de montage est de placer le filetage de raccordement en bas et non pas en haut.

 Tete-qui-fume

Calcul simple du volume du réservoir d’expansion :

– Coefficient de dilatation de l’eau en fonction de la température = 0.00045

– Dilatation = (Température maxi – température de départ à froid) x volume de l’installation x coefficient.

– Pression de gonflage = (0.1 x hauteur statique) + 0.2

exemple :

– température de l’eau chaude maxi = 70°C

– Température de l’eau à froid (T°C ambiante) = 15°C (T°C moyenne eau du réseau au remplissage)

– Volume total de l’installation = 300 litres

– Hauteur de l’installation = 6 mètres (3 étages)

– Volume de dilatation = (70°C – 15°C) x 300 litres x 0.00045 = 7.42 litres

– Pression de gonflage = (6 m x 0.1 bar) + 0.2 bar  = 0.8 bar.

– Capacité totale du vase fermé avec pression de tarage de la soupape de sécurité : 3 bars

= ((3 bars + 1) x volume de dilatation) / ((3 bars + 1) – (pression de gonflage + 1))

Pour notre exemple : Volume du vase = (4 x 7.42) / (4 – 1.8) = 29.68 / 2.2 = 13.49 litres

 

Notions de base pour le calcul d’un vase d’expansion :

• Capacité brute du vase : C’est la capacité totale du vase d’expansion

• Capacité utile (ou nette) du vase : C’est la quantité maximale d’eau qui peut être absorbée

• Hauteur statique : C’est la hauteur de l’installation entre le raccord du vase d’expansion et le point le plus élevé de l’installation, mesurée en mètres de colonne d’eau, (1 mètre = 0,1 bar).

• Pression de gonflage du vase d’expansion : C’est la pression mesurée à l’endroit de la valve de remplissage d’azote à la température ambiante et à la pression atmosphérique. La pression doit correspondre à la hauteur statique + 0.2 bar.

• Pression finale : C’est la pression maximale autorisé de l’installation à l’endroit du vase d’expansion. Elle ne devra pas être supérieure à la pression de tarage de la soupape de sécurité minorée de la différence de fermeture de la soupape (10% de la pression de tarage de la soupape de sécurité). La pression finale ne devra pas dépasser la pression maximum du vase d’expansion

• Volume de réserve : Le vase d’expansion doit contenir une réserve d’eau minimale pour compenser les pertes éventuelles du circuit. Elle devra être de 0.5% de la capacité totale du circuit sans être toutefois inférieure à 3L


Le résultat de la variation du volume  peut être obtenu avec le diagramme ci-dessous en fonction de la température en régime de fonctionnement.

diagramme variations volume température

Positionnement

On veillera à ce que la valve reste accessible. Bien que théoriquement le vase puisse être posé dans toutes les positions, il faut penser “gel”, et donc choisir une position qui permette de le purger en même temps que le circuit, donc valve vers le haut. On peut dévier de cette position verticale jusqu’à 45°.

Positionnement de la pompe vis à vis du réservoir d’expansion:

La position du vase d’expansion dans l’installation de chauffage détermine le point neutre du système. À cet endroit, la pression statique ou la pression finale est toujours constante indépendamment du fonctionnement de la pompe de circulation.

Suivant la position de la pompe par rapport au vase, la pression moyenne à l’intérieur du vase, sera modifiée :

Schema positionnement vase expansion amont

Avec ce type de montage, l’évolution de la pression montre qu’il y a des risques de dépression dans le circuit hydraulique avec pour conséquence des risques d’entrée d’air.

Shema positionnement vase d'expansion Aval

Cette position doit être choisie de telle façon que la pression d’aspiration de la pompe soit suffisante pour assurer un fonctionnement correct de la pompe, c’est-à-dire pour éviter tout risque de cavitation.

  • Un mauvais emplacement du réservoir d’expansion peut occasionner des dysfonctionnement. D’une manière générale le vase d’expansion doit :

  • Etre placé en amont du circulateur (à l’aspiration du circulateur) où la pression minimale doit être conservée pour éviter les phénomènes de cavitation.

  • Etre implanté le plus près possible du générateur de chaleur de sorte que la perte de pression entre le vase et la chaudière reste la plus faible possible et que la pression minimale de fonctionnement de la chaudière ne soit pas modifiée.

  • Etre placé à l’endroit où la température de l’eau est la plus basse en l’occurrence sur la canalisation de retour vers la chaudière afin de prolonger la durée de vie de la membrane. La température maximale indiquée par le fabricant de la membrane ne peut pas être dépassée.

  • comporter un dispositif manœuvrable (normalement fermé) de purge de gaz et un dispositif manœuvrable (normalement fermé) de vidange.

Petit schema positionnement vase d'expansion

Quelle que soit la l’importance de l’installation, il est interdit de placer plusieurs réservoirs d’expansion sur différents points de l’installation. Si plusieurs vases sont installés, il doivent obligatoirement se trouver l’un à côté de l’autre et branchés sur une canalisation commune raccordée sur le retour du circuit hydraulique. Ce sera le cas pour les grosses installations ou les vases d’expansion seront séparé en deux pour garantir une sécurité de fonctionnement en cas de défaillance d’un des deux.

Le point de remplissage doit se trouver entre le raccordement du vase d’expansion et l’aspiration de la pompe de circulation.

La soupape de sécurité

Si le surplus de pression est trop important, la soupape de sécurité, tarée par un ressort (3 bars), laisse échapper la pression en excès.

Quel entretien nécessite un vase d’expansion ?

Vérifier régulièrement la pression de gonflage. Le contrôle de la pression de gonflage s’effectue le vase vide d’eau et correspond à la hauteur statique (en bar) + 0.3. La stabilité de la pression de gonflage est fonction de la qualité du caoutchouc utilisé pour la vessie et la qualité de fabrication du vase.

Vase expansion hydronique

 Le réservoir n’a pas rempli correctement sa fonction, et la soupape s’est déclenchée, laissant échapper de l’eau. Pourquoi ?

Simplement parce qu’avec le temps, la membrane a tendance a laisser échapper l’azote (utilisé pour la taille de ses atomes).
Il faut donc regonfler le vase en premier lieu (et non pas le changer comme beaucoup le pensent).

Pour ce faire, remarquez sur la photo la valve, située en avant, qui ressemble étrangement à une valve de pneu de voiture. Eh bien ça en est une (à noter qu’elle peut être placée en dessous, sur le côté…) !
Il suffit donc de prendre une pompe munie d’un manomètre avec le bon embout et regonfler le vase, jusqu’à arriver à 0,8 bar généralement (vérifier sur la chaudière), en ayant pris soin au préalable de “casser” la pression du circuit en ouvrant une vanne de vidange de préférence. Cela évite la manipulation de la soupape
Puis, remettre de la pression dans le circuit d’eau : de 1,5 à 2 bars en moyenne. La pression d’origine est généralement indiquée sur ledit vase.

Le ballon retrouve sa souplesse d’origine, et les fuites sur la soupape sont stoppées !

 

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