DIMENSIONNEMENT D'UN VASE D'EXPANSION VERSUS D'UN SYSTEME D'EXPANSION

Le dimensionnement n'est pas une question d'approximation

Le dimensionnement d'un système d'expansion n'est pas si difficile et pourtant, des erreurs sont encore souvent commises. Le choix d'un vase, automatique ou non, trop grand engendre peu de problèmes opérationnels, mais est nettement plus cher que nécessaire. Mais un dimensionnement trop petit induit une pression constamment trop élevée, si bien que la soupape de décharge sera constamment sollicitée. Puis, le cycle recommence. Le dimensionnement n'est donc pas une question d'approximation.

DIMENSIONNEMENT

Le calcul d'un vase d'expansion exige la contenance en eau totale, le régime de température, la pression de réglage de la soupape de sécurité et la hauteur statique. La contenance en eau totale est la somme des contenances en eau des conduites, des radiateurs, … après remplissage et purge. La hauteur statique est la hauteur de l'installation, entre le point de raccordement du vase d'expansion et le point le plus haut, mesurée en mètres de la colonne d'eau (1 mètre = 0,1 bar).

Exemple de calcul

Un exemple avec les données suivantes.

• Contenance en eau = 1.000 l;
• Régime de température = 90/70 °C;
• Pression de réglage soupape de sécurité = 3,0 bars;
• Hauteur statique = 7 m = 0,7 bar.

Pour calculer le vase d'expansion, ces aspects sont absolument nécessaires, le maître d'ouvrage doit les mettre à disposition.

Calculer le volume

Le régime de température de 90 °C induit un coefficient constaté de 3,58%, donc 35,8 litres de plus pour supporter la hausse de température. Vous retrouvez ce coefficient dans le tableau. Ici, on ajoute une marge de sécurité de 1% pour compenser les petites pertes d'eau, soit au total un volume net de 45,8 litres. La construction des vases d'expansion nécessite encore de prévoir un grand supplément de volume pour le coussin d'air. Ce calcul est le suivant. Dans ce cas-ci, nous avons une pression d'accostage de 0,7 bar (à cause de la hauteur), avec un extra de 0,3 bar pour la colonne d'eau au-dessus du vase. La pression d'accostage est égale à 1 bar. La pression de l'installation doit toujours (aussi sur une installation refroidie) et partout (aussi au point le plus haut) être plus élevée que la pression atmosphérique pour éviter la pénétration d'air extérieur. L'air qui entre dans l'installation par dépression, cause des problèmes tels que la formation de rouille, l'usure, une moindre émission de chaleur des radiateurs, un déséquilibre hydraulique, voire une consommation d'énergie accrue. La pression de réglage de la soupape de sécurité est de 3 bars, mais ce n'est pas souhaitable. Aussi on adopte ici une pression de sécurité de 2,5 bars. Si nous soustrayons la pression d'accostage de la pression finale et que nous divisons ceci par la pression finale, nous obtenons le rendement volumique. La pression atmosphérique doit être ajoutée à la pression finale et à la pression d'accostage dans ce calcul (voir formule). Le résultat final est un rendement volumique de 0,42. Pour connaître le volume souhaité, vous divisez le volume net de 45,8 l par ce coefficient. En d'autres termes, il faut un vase d'expansion bien plus grand d'au moins 107 litres!

Différence avec les automatiques

Cette hausse considérable ne s'applique pas aux vases automatiques, parce qu'on n'y perd pas de place à cause de la chambre d'air. On ne doit tenir compte que du coefficient d'expansion et de la marge de réserve. Un grand avantage découle donc de leurs dimensions limitées. Mais ils sont nettement plus chers. Comme leur commande est électronique, ils s'intègrent plus facilement dans un système de gestion de bâtiment. La surveillance des installations industrielles, surtout, est très prisée ces dernières années et avec les vases automatiques, il est possible par exemple d'envoyer un signal d'erreur vers le système de gestion de bâtiment en cas de perturbation. On peut aussi communiquer le besoin d'appoint en eau de l'installation, ce qui doit être contrôlé manuellement sur un vase d'expansion classique.

LA CONCLUSION

Sur les petites et simples installations, les vases d'expansion restent une bonne solution économique, du moins s'ils sont correctement dimensionnés. Pour des applications plus grandes exigeant une pression constante, les vases d'expansion automatiques sont la meilleure solution. Et ils ont l'avantage de s'intégrer dans un système de gestion de bâtiment. En Belgique, les types basés sur un compresseur restent très populaires, mais à l'étranger, on voit peu à peu une progression évidente des vases d'expansion automatiques à pompe. Ce glissement découle de leur avantage qui consiste à assurer le dégazage sans automate de dégazage.