Équilibrage thermostatique avec vannes RTB
L'intérêt de l'équilibrage hydraulique
consiste à mettre à la disposition de chaque consommateur d'un réseau de distribution la quantité d'eau adéquate. Cette quantité ne doit pas être trop faible, car le consommateur ne serait alors pas suffisamment approvisionné en chaleur. Mais elle ne doit pas non plus être trop importante, car sa température de retour augmenterait alors trop fortement, l'approvisionnement d'autres consommateurs serait entravé et l'efficacité du réseau diminuerait. Mais quelle est la "bonne" quantité d'eau ?
En principe
dans les installations de chauffage à eau circulante, pour la puissance thermique Q' fournie par un échangeur de chaleur, le débit V' et la différence de température ΔT, la règle de trois suivante, avec c comme constante la capacité thermique de l'eau :
Q' = c - V' - ΔT
La puissance thermique fournie à un consommateur est donc proportionnelle au produit du débit et de la différence de température.
Q' ~ V' - ΔT
On peut donc fournir la même puissance en refroidissant un petit peu une grande quantité d'eau ou en augmentant proportionnellement une petite quantité d'eau.
Une bonne approximation de la capacité thermique de l'eau est
c = 4,2 J/(g-K) = 1 kal
Cela signifie que l'on peut prélever 4,2 joules de chaleur en refroidissant 1 g d'eau de 1 K. De la même manière, on pourrait refroidir ½ g d'eau de 2 K ou ¼ g d'eau de 4 K. Cette quantité de chaleur s'appelait autrefois une calorie.
1 W = 1 J/s
Un watt étant la puissance à laquelle la quantité de chaleur d'un joule par seconde est transportée, le taux de puissance susmentionné peut s'écrire comme suit en unités usuelles :
Q' [kW] = 7/6 - V' [m³/h] - ΔT [K]
Cela signifie, par exemple
un consommateur d'une puissance nominale de 28 kW, conçu pour une différence de température nominale de 20 K, a un débit nominal de 1,2 m³/h
V' [m³/h] = 6/7 - 28 kW / 20 K = 1,2 m³/h
Ces données nominales doivent toujours être tirées des indications de puissance figurant sur la plaque signalétique ou sur la fiche technique !
L'équilibrage hydraulique
consiste alors à limiter le débit à travers ce consommateur à cette valeur nominale, en utilisant des vannes de régulation de débit et de pression différentielle.
Mais que se passe-t-il si le consommateur consomme moins que la puissance nominale ? Par exemple :
- parce que c'est un réchauffeur d'air dont le ventilateur est coupé par un thermostat électrique d'ambiance ?
- parce qu'il s'agit d'un réservoir d'eau potable qui ne doit couvrir que les pertes de disponibilité de la circulation ?
S'il n'y a pas d'adaptation du débit d'eau V' à la diminution de la puissance fournie Q', alors, puisque Q' ~ V' - ΔT, il doit y avoir une diminution de la différence de température ΔT ! Or, une réduction de la différence de température ne peut signifier qu'une augmentation de la température de retour, car la température de départ reste constante dans le réseau.
Comme le débit est constant (cV') sans l'installation de vannes RTB (limiteurs de température de retour), même si l'équilibrage hydraulique a été effectué correctement, la température de retour ne peut atteindre sa valeur la plus basse que si les ventilateurs de tous les aérothermes fonctionnent simultanément ou si le réservoir d'eau potable chauffe de l'eau froide fraîche. Comme ce n'est pas le cas en permanence, une installation à condensation ne peut jamais fonctionner en permanence en mode de condensation ou une installation solaire ne peut jamais exploiter pleinement son potentiel de rendement.
L'équilibrage thermostatique est
une méthode très simple pour résoudre ce problème et consiste à installer un limiteur de température de retour (RTB) dans chaque branche de consommateurs parallèle. Cette vanne thermostatique limite la température de retour à la valeur maximale définie. Si cette valeur n'est pas atteinte, la vanne est entièrement ouverte, mais si elle est dépassée, la vanne est fermée jusqu'à un débit minimal d'environ 1% de la valeur nominale. La sonde doit être installée le plus près possible de la sortie du consommateur afin de réduire le temps de réaction, ce qui est particulièrement important pour les aérothermes. Le débit minimum ne réduit pas seulement le temps de réaction, mais assure également un démarrage à chaud immédiat et garantit la protection contre le gel.
Un effet secondaire agréable
Cette mesure aussi simple qu'efficace vous permet d'éviter l'installation de vannes de régulation de débit et de pression différentielle : Il suffit de régler tous les consommateurs, tels que les aérothermes ou les réservoirs d'eau potable, sur une différence de température donnée, de définir la température de départ correspondante et de régler toutes les vannes RTB sur la température de retour correspondante.
Par exemple : réchauffeur d'air
Supposons que les aérothermes soient tous conçus pour une température de 70/50°C à la puissance nominale. Dans ce cas, choisissez la pente de la courbe de chauffe en conséquence et réglez les vannes RTB sur 50°C. S'il fait trop froid par grand froid, augmentez la pente de la courbe de chauffe ; si la température de retour augmente trop par temps doux, abaissez les valeurs maximales des températures de retour sur les vannes RTB. Abaissez autant que possible les valeurs maximales des températures de retour. Une valeur pratique de 40 à 45°C s'est avérée pour une température de départ de 75 à 80°C en cas de conception (charge nominale). La vitesse des ventilateurs doit être réglée sur la valeur la plus faible possible, ce qui augmente la température de sortie de l'air et réduit les courants d'air et le bruit. La température de retour ne peut jamais être inférieure à la température de l'air aspiré par les réchauffeurs d'air.
Par exemple : réservoir d'eau potable
Le plus important lors de la charge du ballon est que le ballon soit chargé en une seule fois sans interruption du brûleur. Pour cela, la température de départ de la chaudière doit être réglée aussi haut que possible en mode de charge. Maintenant, la température de retour peut être limitée à une valeur juste en dessous de la température de retour de la circulation. Pour les petites installations (selon l'ordonnance sur l'eau potable), des valeurs pratiques de 45 à 55°C se sont avérées efficaces. Pour les grandes installations (selon le TrinkwV), il convient de choisir au moins 55°C et 70°C en cas de désinfection thermique. Dans tous les cas mentionnés, la température de départ devrait être d'au moins 85°C en mode de charge. Ces indications correspondent à la conclusion de la Prise de position de l'Office fédéral de l'environnement "Energiesparen bei der Warmwasserbereitung - Vereinbarkeit von Energieeinsparung und Hygieneanforderungen an Trinkwasser" (Économies d'énergie dans la production d'eau chaude - Compatibilité entre les économies d'énergie et les exigences en matière d'hygiène de l'eau potable) de septembre 2011. Par ailleurs, nous souhaitons également rappeler ici le lien entre Hygiène de l'eau potable et qualité de la surface des réservoirs renvoient.
La pompe de circulation
est dimensionné comme auparavant en fonction du volume d'eau total de tous les consommateurs à la puissance nominale et réglé en mode de fonctionnement "Pression différentielle constante (cΔp)" sur une valeur de consigne aussi faible que possible. Ici, des valeurs de plus de
Δp = 250mbar = 2,5mWS
sont recommandées. De telles exceptions sont par exemple les modules d'eau fraîche décentralisés dans les stations d'appartement sans pompe propre avec des vannes proportionnelles sans énergie auxiliaire.
Exemple de réhabilitation réussie d'un site de fabrication
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