CHOIX D UNE VANNE DE REGULATION

(1)

Nom : Prénom : Classe : Folio : 1 / 5

MD

T1-7 : choisir un matériel/des matériaux et des équipements.

T1-8 : Proposer une méthode de travail pour l’installation à réaliser.

T3-4 : Mettre en service l’ensemble des équipements et vérifier les paramètres de fonctionnement

Problème : à l’issue d’une formation professionnelle aboutie, vous occupez l’emploi de Technicien en Installation des Systèmes Energétiques et Climatiques dans une société spécialisée dans la distribution d’énergie.

Vous venez d’installer une nouvelle chaudière chez un client.

Quelques jours après la mise en service de l’installation, votre client vous appelle, car il se plaint de bruits incessants dans les tuyauteries.

Vous intervenez, et vous vous rendez compte que malgré vos multiples réglages, le circuit radiateur, équipé d’une V3V montée en mélange et motorisée a la fâcheuse tendance à pomper. En effet, cela arrive fréquemment lorsqu’une V3V est surdimensionnée :

- dès que la vanne est en phase d’ouverture, la température du départ s’élève si vite que la sonde de départ détecte rapidement une « surchauffe » : la régulation donne donc l’ordre de fermeture de la vanne,

- dès que la vanne passe en phase de fermeture, la t° de départ chute rapidement, et dès que la sonde de départ détecte cette baisse, la régulation commande la réouverture de la vanne.

Votre vanne de régulation n’est pas assez sensible, elle manque de précision : en hydraulique, on dit que l’autorité de la vanne est insuffisante.

R1 R2

R3

T P

M

°

T°ext

Régulateur

Consigne

temps

(2)

MD

Rappel :

P [W] = q [kg/s] * Cm [J / kg*°K] *  [°K]

ou

P [kW] = (Q [l/h] *  [°K]) / 860 I. Autorité d’une vanne et Kvs. I.1. Autorité d’une vanne.

La perte de charge dans la vanne de régulation (pv) doit être comprise entre 1 ou 2 fois la perte de charge dans le circuit à débit variable (pd), afin que la vanne puisse fonctionner sur toute sa plage de réglage.

a = pv (pv + pd) 1er cas: pv = pd

si pv = 1, alors pd = 1 a = 1 / (1+1) = 0.5 2^ème cas : pv = 2 * pd

si pv = 1, alors pd = 0.5 a = 1 / (1+0.5) = 0.66 CONCLUSION :

Pour que la vanne soit convenablement dimensionnée, il faut que 0.5  a  0.66

I.2. Kvs d’une vanne de régulation.

C’est le débit qui passe dans une vanne grande ouverte pour une différence de pression (perte de charge) de 1 bar.

10 m

La relation entre le débit et le Kvs, pour l’eau, est la suivante :

Q = Kvs x pv

(3)

MD

* Vanne à caractéristique linéaire * Vanne à caractéristique quadratique.

* Vanne à caractéristique logarithmique. * Loi d’émission d’un émetteur P = f(q)

Relation entre la puissance émise et la levée du clapet

(fonction de transfert).

5 0 100

50 100

0

0 Levée

(en %)

= Kvs

en m³/h

en

% Remarques :

- selon la forme de leur clapet, toutes les vannes n’ont pas les mêmes caractéristiques, - il existe différentes caractéristiques de

vannes car les lois d’émission de chaleur des émetteurs ne sont pas toutes identiques : une régulation donne un signal proportionnel et on veut une variation de puissance

proportionnelle, il faudra donc que : courbe caractéristique de vanne + loi d’émission des émetteurs régulés = variation de puissance proportionnelle

(4)

MD

II. Choix d’une vanne de régulation.

II.1. Identification d’une vanne (d’après SIEMENS et LANDIS).

VBF 31 – 40 Diamètre de la vanne Type de la vanne

Raccordement de la vanne : F : bride B : V3V à secteur I : taraudée

C : V4V G : filetée

K : vanne papillon V : V2V à siège X : V3V à siège Vanne

II.2. Choix de la vanne.

Rappel : l’autorité de la vanne devra être comprise entre 0.5 et 0.66, ce qui veut dire que la perte de charge d’une vanne de régulation (pv ) devra être au moins égale ou supérieure à la perte de charge du circuit à débit variable.

Méthode : on utilise, pour définir le diamètre d’une vanne, des abaques ou sont indiqués : - en abscisse, les pertes de charges dans la vanne grande ouverte (pv100 ),

- en ordonnée, le débit correspondant.

des parallèles sont indiquées et correspondent aux caractéristiques de différentes vannes selon leurs diamètres.

Pour définir la vanne, il faudra :

a) définir la perte de charge du circuit à débit variable,

b) définir le débit circulant dans la vanne, à partir de la puissance de l’installation : on considérera toujours la puissance du circuit émetteurs pour définir le débit

maximum dans la vanne, sinon, le débit fourni par la pompe de circulation.

c) Tracer, sur l’abaque constructeur, l’intersection entre ces deux droites et choisir le diamètre inférieur.

(5)

MD

- une vanne surdimensionnée peut créer des effets de pompage, - une vanne sous-dimensionnée peut :

• soit ne pas laisser passer la puissance (débit) voulue,

• soit laisser passer le débit voulu, mais avec une vitesse de passage de l’eau entre le clapet et son siège trop élevée, ce qui occasionnera bruits, vibrations, voire difficultés de fermeture du servomoteur commandant la vanne de

régulation.

- Les effets de pompage ne sont pas forcément dus à une vanne surdimensionnée, cela peut aussi provenir :

• d’une pompe trop puissante,

• d’une erreur de mesure de la température de départ ; la sonde de départ est peut-être mal placée ou bien celle-ci à peut-être une trop grande inertie thermique, mais il se peut aussi tout simplement que la sonde de départ est

« isolée thermiquement » du tuyau à palper (ne pas oublier d’enlever peinture et corrosion éventuelle à l’endroit ou l’on mesure, et d’appliquer une graisse de contact entre la sonde et le tuyau).

- Si une installation manque de puissance, cela n’est pas forcément dû à une vanne de régulation sous-dimensionnée, cela peut être dû :

• à une pompe trop peu puissante,

• à un réseau sous-dimensionné ou déséquilibré.