Comprendre l’’installation du réseau de distribution

L’’analyse des schémas typiques d’’un réseau de distribution d’’eau glacée montre l’’existence de deux circuits plus ou moins élaborés : le circuit primaire et le circuit secondaire où sont respectivement localisés l’’unité de production frigorifique et les échangeurs de chaleur. L’’assemblage de ces deux circuits de distribution, via un organe de découplage, est installé afin de garantir le transfert de l’’énergie entre la production et l’’émission. Il est donc nécessaire d’’examiner et de comprendre les moyens techniques permettant d’’assurer ce transfert vers toutes les zones thermiques du bâtiment quelles que soient leurs conditions de fonctionnement.

1.7.1 Equilibrage du réseau et interférences hydrauliques

Les caractéristiques de transfert thermique des échangeurs varient fortement en fonction du débit. La conception de l’’architecture d’’un réseau et de sa régulation implique intrinsèquement que le débit nominal ne peut être respecté sans la mise en place d’’un équilibrage adéquat. Par exemple, la mise en parallèle d’’échangeurs dans un circuit d’’eau induit généralement une variation de débit entre les différentes branches raccordées.

Mais le fonctionnement non nominal de l’’installation par la régulation de débit accentue également la mauvaise répartition des débits.

Les deux phénomènes suivants doivent être distingués :

x La mauvaise répartition des débits en régime de fonctionnement nominal

x Des interférences hydrauliques pendant le fonctionnement de l’’installation (en dehors du régime nominal)

Les définitions associées sont données dans le paragraphe suivant.

1.7.2 Définition

Selon [Fridmann09], « une installation est hydrauliquement équilibrée lorsque tous les

débits de branches sont égaux aux débits souhaités, c'est-à-dire aux débits calculés en régime nominal de fonctionnement, celui-ci étant le régime de fonctionnement pour lequel l’’installation est dimensionnée ». L’’équilibrage du réseau ne peut donc être vérifié

que lorsque toutes les vannes de régulation du circuit sont ouvertes à 100% et la pompe fonctionne à son régime maximal.

Partant de cette définition, il est alors possible de parler d’’interférences hydrauliques « lorsque le « réglage » d’’un circuit dérivé modifie la répartition des pressions dans le

circuit principal et donc des débits dans les autres circuits dérivés ».

Dans cette définition, le « réglage » peut être entendu comme une action manuelle sur les organes de réglages mais également comme l’’action continue des organes de régulation. Une interférence hydraulique pourra être alors détectée lors des opérations d’’équilibrage ou pendant le fonctionnement de l’’installation.

Compte tenu de ces définitions certains organes ont un rôle spécifique :

x Les régulateurs de pression différentielle (par la régulation de débit au moyen de pompes ou par bipasse) ainsi que les vannes de réglage placées en parallèle pour un montage en V3V, permettent de supprimer les interférences hydrauliques.

x Les autres vannes de réglage permettent quant à elles l’’équilibrage du réseau. Nous détaillons au paragraphe 1.9.5.1 le dimensionnement des vannes de réglage permettant l’’équilibrage d’’une branche du circuit d’’eau.

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1.7.3 Interférences hydrauliques et solutions adéquates

1.7.3.1 Régulation de l’’émission par vanne 3 voies

Un contrôle terminal de la puissance par vanne 3 voies requiert la mise en place d’’une vanne de réglage supplémentaire, et ce pour en compenser la fermeture. Ainsi le bipasse de l’’échangeur ne modifiera pas le débit des autres branches du circuit. La loi de perte de charge en fonction du débit de cette vanne devrait être identique à celle de l’’échangeur bipassé.

La mise en place d’’une vanne 2 voies en parallèle de l’’échangeur permet de réaliser cette opération (voir Figure 1-21).

Figure 1-21 Régulation de l’’émission par une vanne 3 voies

Cette vanne est sélectionnée conformément à la perte de charge de l’’échangeur. La sélection d’’un échangeur permet de connaître cette donnée (cf. Figure 1-28 et Tableau 1-1).

1.7.3.2 Régulation terminale par vanne 2 voies

L’’équilibrage des vannes 2 voies s’’effectue directement par le tuyau de découplage (bipasse) entre le primaire et le secondaire ou par variation de débit de la pompe.

1.7.4 Couplage hydraulique entre le réseau primaire et secondaire

Certaines règles sont à respecter pour assurer le transfert d’’énergie entre le réseau primaire et le réseau secondaire lorsqu’’une bouteille de découplage ou un bipasse sont utilisés.

Il existe deux régimes de fonctionnement pour la connexion hydraulique en fonction du débit du primaire et du secondaire :

x Un découplage hydraulique pour le régime de casse pression différentiel : dans ce cas, le débit du primaire est égal au débit du secondaire. Dans la pratique [Sala03] on admet que le débit du primaire peut être très légèrement supérieur à celui du secondaire. C'est-à-dire qu’’il est communément admis que la compatibilité des débits est respectée lorsque ܳ௣௥௜௠௔௜௥௘ ൌ ͳǤͲͷܳ௦௘௖௢௡ௗ௔௜௥௘

x Un régime de mélange : dans ce cas le débit du primaire est inférieur à celui du secondaire. Un débit existe donc dans l’’organe de déconnexion. Ce mode de fonctionnement peut être utilisé afin d’’établir une loi de température d’’eau en fonction de la température extérieure. Mais ce régime est à proscrire dans tout autre cadre d’’application. En effet, si ce régime de mélange n’’est pas désiré, le transfert de la puissance entre le circuit primaire et le circuit secondaire n’’est pas réalisé, il se produit un phénomène cumulatif : la température à l’’entrée du réseau secondaire augmente, les vannes de régulation des émetteurs s’’ouvrent, la température continue ensuite à augmenter, etcetera……, le confort des zones n’’est alors pas respecté.

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