TECHNIQUES DES INSTALLATIONS SANITAIRES
ET
ENERGIES THERMIQUES
Mr CHENUIL
Nom : Notions de bases
Le contrôle des lois de chauffe
On donne :
Un dossier ressource étudiant :
- Technologie des composants des chaînes de régulation
Les sondes
Les vannes 3 voies de régulation dites "mélangeuses"
Les vannes 3 voies de régulation dites "diviseuses"
Les vannes 4 voies
Les servomoteurs
- La régulation par variation de température par V3V - La régulation par variation de débit par V3V
- Choix de la régulation par variation de température ou variation de débit
- Un document d’évaluation formative.
On demande :
- Etre capable d’expliquer un schéma en coupe d’une V3V - Etre capable d’expliquer la nécessité d’une V3V
- Etre capable de représenter la chaîne de régulation de chauffage par radiateur
- Savoir utiliser P = QM x C x DT Section énergétique
Présentation :
Rappelons-nous que lorsqu’il fait très froid, il est nécessaire d’alimenter les radiateurs avec de l’eau très chaude (90°C pour les anciennes installations de radiateurs et 45°C pour les planchers chauffant). Mais, il faudra progressivement abaisser cette température vers 20°C au fur et à mesure de la remontée de la température extérieure.
Cet exercice va nous permettre d’étudier la façon dont on réalise automatiquement la variation de la température de l’eau dans les installations de chauffage collective à eau chaude.
LES SONDES
Elles permettent de mesurer les températures. Elles sont constituées d’une matière dont la résistance électrique varie avec la température.
Sondes de température extérieure
Sondes de température d’eau
LES VANNES 3 VOIES DE REGULATION DITES "MELANGEUSES"
Ces vannes 3 voies (V3V) permettent particulièrement de faire varier la température de l’eau d’alimentation des émetteurs en effectuant des mélanges entre de l’eau en provenance de la chaudière et de retour des émetteurs.
On peut ainsi abaisser la température de l’eau à destination des émetteurs tout en maintenant la chaudière à température élevée, ce qui est nécessaire, si celle-ci ne supporte pas des retours à basse température.
La V3V dispose :
D’une voie à passage direct 1 par laquelle sera puisée de l’eau à la chaudière
D’une voie de bipasse 2 par laquelle sera recyclée de l’eau de retour des émetteurs
D’une voie commune 3 par laquelle l’eau mélangée sera amenée aux émetteurs Les voies à passage direct et de bipasse (1 et 2) sont à débit variable.
La V3V sera dite " grande ouverte (G.O.) " lorsque le passage d’eau s’effectuera totalement de 1 vers 3.
Le coloriage des voies à débit variable 1 et 2 permet de les distinguer de celle à débit constant.
Il existe des vannes trois voies à siège (soupape) et à secteurs.
Les V3V à soupape sont les plus rencontrées. Si la vanne est bien dimensionnée, la variation de débit est à peu près proportionnelle à son ouverture.
Les V3V à secteur sont meilleur marché mais moins étanches.
Il existe aussi des vannes à 4 voies (V4V) qui seront étudiées plus loin.
LES VANNES 3 VOIES DE REGULATION DITES "DIVISEUSES"
Ces vannes 3 voies généralement à soupape permettent particulièrement de faire varier le débit d’eau d’alimentation d’un émetteur.
La V3V dispose :
- D’une voie commune 1 par laquelle arrive l’eau de chauffage
- D’une voie à passage direct 3 par laquelle l’eau continue son chemin vers l’émetteur
- D’une voie de bipasse 2 par laquelle l’eau sera recyclée vers le retour à la chaudière sans passage par l’émetteur.
Les voies à passage direct (3) et de bipasse (2) sont à débit variable.
La V3V sera dite " grande ouverte (G.O.) " lorsque le passage d’eau s’effectuera totalement de 1 vers 3.
Le coloriage des voies à débit variable 2 et 3 permet de les distinguer de celle à débit constant 1.
LES VANNES 4 VOIES
De petit diamètre, elles sont surtout utilisées pour les installations individuelles.
Principe de fonctionnement d'une régulation avec V4V :
1. Il fait très froid : la température est maximale dans l’émetteur
2. Il fait chaud : l’eau dans l’émetteur est froide.
Il se maintient une légère circulation dans la chaudière par thermosiphon.
La vanne doit être installée au moins un mètre au dessus de la chaudière et la tuyauterie de retour de la vanne à la chaudière ne doit pas être calorifugée
3. Mi-saison : situation intermédiaire
LES SERVOMOTEURS
Le secteur ou la soupape de la vanne de régulation est positionné par un servomoteur piloté par le régulateur.
Pour le chauffage, les servomoteurs les plus utilisés sont les servomoteurs électromécaniques et les servomoteurs électrohydrauliques (dans le cas des vannes de gros diamètres).
Plutôt utilisés sur les installations de climatisation, il existe aussi des servomoteurs électromagnétiques et électrothermiques
Sur les anciennes installations et dans le domaine industriel on rencontre aussi des servomoteurs électropneumatiques.
LA REGULATION PAR VARIATION DE TEMPERATURE PAR V3V
La variation de température est effectuée par mélange d’eau en provenance de la chaudière et d’eau de retour des émetteurs.
Principe de fonctionnement :
1. Il fait très froid : la température est maximale dans l’émetteur
2. Il fait chaud : la température est minimum dans l’émetteur
3. Mi-saison : situation intermédiaire
La V3V peut être installée sur le départ ou sur le retour selon qu’elles sont de type "diviseuses"
ou "mélangeuses". En étudiant les 2 schémas ci-dessous, analysez que la variation de température est bien assurée dans les 2 cas.
Dans tous les cas :
Le débit d'eau est constant dans l'émetteur
La pompe se trouve sur le circuit à débit constant entre les émetteurs et la vanne
Le débit est variable dans la chaudière
La température à l'entrée des émetteurs est variable en fonction de la quantité d’eau recyclée par la voie de bipasse.
EVALUATION
1. La position de la V4V correspond :
o A une température extérieure très basse o A une température extérieure de mi-saison o A une température extérieure de fin de saison o A une température intérieure élevée
2. Cette régulation est de type :
o A variation du débit d’eau dans les émetteurs
o A variation de la température de l’eau dans la chaudière
o A variation de température et de débit d’eau dans les émetteurs o A variation de la température de l’eau dans les émetteurs
3. Cette régulation est de type :
o A variation du débit d’eau dans les émetteurs
o A variation de la température de l’eau dans la chaudière o A variation de débit d’eau dans la chaudière
o A variation de la température de l’eau dans les émetteurs
4. La position de la V4V correspond :
o A une température extérieure très basse o A une température extérieure de mi-saison o A une température extérieure de fin de saison o A une température intérieure beaucoup trop élevée
5. Cette V3V est de type : o Diviseuse
o A décharge
o A décharge inversée o Mélangeuse
6. Sur cette installation, la régulation est de type : o A variation du débit d’eau dans les émetteurs
o A variation de la température de l’eau dans la chaudière
o A variation de température et de débit d’eau dans les émetteurs o A variation de la température de l’eau dans les émetteurs
7. Lorsque chaque émetteur nécessite une régulation, la régulation par variation de débit permet de limiter le nombre de :
o Pompes à installer o Chaudières à installer
o Vannes de régulation à installer o D’émetteurs à installer
8. La position de la V4V correspond :
o A une température extérieure très basse o A une température extérieure de mi-saison o A une température extérieure printanière o A une température intérieure trop basse
9. Sur cette installation, la puissance fournie par l’émetteur est : o Minimale
o Moyenne o Maximale o Insuffisante
10. Sur cette installation, la régulation est de type : o A variation du débit d’eau dans les émetteurs
o A variation de la température de l’eau dans la chaudière
o A variation de température et de débit d’eau dans les émetteurs o A variation de la température de l’eau dans les émetteurs
