Les bouteilles de découplage hydraulique Objectifs intermédiaires : Vous serez capables de : définir la fonction des B.D.H ; donner le sens de circulation de l eau dans les B.D.H ; dimensionner une B.D.H en respectant la règle des 3D. 1 : Présentation de l installation L installation proposée est celle du Centre de Recherche et d Education Physique et Sportive (C.R.E.P.S) de Wattignies. Le C.R.E.P.S dispose d un local chaufferie qui alimente un réseau de chaleur pour différents bâtiments. La chaufferie comprend : Un réseau primaire qui est équipé : D une chaudière à brûleur mixte «Fioul/Gaz» de 900 [kw]. D une chaudière gaz classique de 325 [kw]. D une chaudière à condensation de 325 [kw]. Un réseau secondaire qui alimente : Un circuit radiateur de 300 [kw]. Un plancher chauffant de 200 [kw]. Un groupe ECS par semi accumulation de 250 [kw]. Un départ vers des sous stations de 750 [kw]. Le réseau primaire est équipé de pompes de charges simples avec kit manomètre et vanne d isolement. Les circuits secondaires sont équipés de pompes jumelées, sauf le circuit sous station, équipé de pompe sur socles. Le local chaufferie a une surface d environ 60 [m²] pour une hauteur sous plafond de 3.8 [m]. L ensemble des canalisations sont en acier tarif 1. 1
2 : Rôle de la bouteille de découplage hydraulique On peut apercevoir une bouteille située entre les réseaux primaire et secondaire du schéma de principe. Bouteille de découplage hydraulique Grâce à la coupe de la bouteille de découplage hydraulique, on s aperçoit que la bouteille est constituée d un tube acier où l on a soudé deux calottes acier. L intérieur de la bouteille est vide. 2
A quoi peut servir cette bouteille? Le rôle de la bouteille de découplage hydraulique.. afin d éviter toute interférence entre l'action de la pompe et de la pompe. Donc, si une des pompes est trop puissante, elle ne perturbera pas. Remarque : En chauffage, le primaire est le circuit de (circuit qui apporte l'énergie), le secondaire est le circuit des. En climatisation, le primaire est le circuit des (circuit qui apporte l'énergie), le secondaire le circuit des Le réseau primaire «des chaudières». La bouteille sert aussi de, en installant Elle a également le rôle de avec l aide Purgeur Vanne de chasse 3
3 : Dimensionnement de la bouteille de découplage hydraulique Détermination de la bouteille : Pour déterminer la bouteille à installer, on utilise une règle appelée : Pour appliquer la règle des «3D», il nous faut connaître le diamètre du réseau primaire. La vitesse à l intérieure de la bouteille est 0.1 [m/s]. De ce fait, on peut aussi l utiliser pour le dégazage et pour évacuer les boues. On constate que les piquages des tuyauteries primaires et secondaires Cela est normal sinon on aurait des courants préférentiels donc 4
4 : Sens de circulation de l eau dans la bouteille de découplage hydraulique Il existe deux types de circulation : : Le débit du primaire est supérieur au débit du secondaire. Ce type de montage est très utilisé. En ayant un débit primaire supérieur au secondaire, on réchauffe le retour primaire pour éviter les problèmes de condensation dans les chaudières. Ce montage a été utilisé pour l installation du C.R.E.P.S. Voici le schéma de circulation de l eau dans une bouteille sans mélange. Eau chaude Eau froide 5
: Le débit du primaire est inférieur au débit du secondaire. Ce type de montage est peu utilisé. En ayant un débit primaire inférieur au débit du secondaire, on refroidit la température de départ des réseaux secondaires. Eau chaude Eau froide A l'intérieur des bouteilles, la circulation dépend des débits respectifs des circuits : Si par exemple, qp = 10 [m 3 /h] et qs = 8 [m 3 /h], alors [m 3 /h] descendent dans la bouteille et sont directement recyclés sur le circuit primaire. Si par exemple, qp = 7 [m 3 /h] et qs = 10 [m 3 /h], alors [m 3 /h] remontent dans la bouteille et sont directement recyclés sur le circuit secondaire. 6
APPLICATION Déterminez par une flèche les sens des circulations verticales dans les bouteilles. 22 m3/h 15 m3/h 20 m3/h 30 m3/h 30 m3/h 10 m3/h 18 m3/h 20 m3/h 30 m3/h 30 m3/h 12 m3/h 10 m3/h 22 m3/h 20 m3/h 22 m3/h 22 m3/h 8 m3/h 10 m3/h 5. COMPORTEMENT THERMIQUE DES BOUTEILLES Premier cas : débit primaire > débit secondaire : Le débit secondaire est prélevé sur le débit primaire dont la partie en excès est recyclée. Dans ces conditions : La température de départ secondaire est à la température de départ primaire (tds = tdp). Une partie du débit primaire descend dans la bouteille et se mélange au retour. La température de retour primaire est à la température de retour secondaire (trp > trs). 7
Deuxième cas : débit primaire < débit secondaire : Le débit secondaire étant supérieur au débit primaire, il est constitué de l'intégralité du débit primaire complété d'une partie du débit secondaire recyclé. Dans ces conditions : Une partie du débit de retour secondaire remonte dans la bouteille et se mélange au départ. La température de départ secondaire est à la température de départ primaire (tds < tdp). La température de retour primaire est à la température de retour secondaire (trp = trs). Cette bouteille peut être appelée bouteille de mélange. APPLICATION A partir des températures données, déterminez par une flèche les sens des circulations verticales dans les bouteilles. 90 C 90 C 90 C 85 C 90 C 90 C 75 C 70 C 70 C 70 C A partir des températures données, déterminez par une flèche les sens des circulations verticales dans les bouteilles. 90 C 90 C 90 C 60 C 71 C 70 C 70 C 70 C APPELLATIONS USUELLES 8
Plusieurs autres appellations sont utilisées par les professionnels : Bouteille " casse pression " : Cette appellation est la plus répandue, mais est à éviter. En effet, elle est dangereuse car elle laisse penser que la pression de l'eau est très différente de part et d'autre de la bouteille. Ce n'est évidemment pas le cas puisque les circuits primaires et secondaires sont en communication. De chaque coté de la bouteille, les réseaux primaires et secondaires sont donc quasiment à. Bouteille de " mélange " : Cette appellation est très répandue mais, elle ne devrait s'utiliser que dans le cas particulier où le débit primaire d'alimentation de la bouteille est volontairement réglé au débit secondaire. Cette situation n'est pas très fréquente. Bouteille de dérivation Cette appellation ne devrait s'utiliser que lorsque plusieurs circuits secondaires sont raccordés à la bouteille. 6 : Cas particulier Dans l étude du C.R.E.P.S, nous avons une bouteille munie d un collecteur Aller/Retour. (Voir le schéma de la bouteille page suivante) Ce dispositif est utilisé pour éviter d avoir une bouteille trop grande. En effet, si on a un nombre de départs secondaires trop important dû à la règle des «3D», on utilise cette technique. En effet, la chaufferie a une hauteur sous plafond de 3.8 [m]. Notre bouteille avec des collecteurs mesure déjà 2.4 [m]. Donc, dans notre cas, nous avons quatre départs et quatre retours. Avec la règle des 3D, notre bouteille mesure plus de 4 [m]. De ce fait, on a adopté ce cas particulier qui consiste à réaliser des collecteurs. 9
Départs secondaires Distributeur Retours secondaires Collecteur 7 : Technique de mise en oeuvre d une bouteille de découplage Règle de mise en œuvre :. On a obligation de placer la bouteille verticalement pour avoir une bonne circulation dans la bouteille. Disposer les raccordements En effet, pour favoriser la stratification, on place les raccordements chauds en haut et les raccordements froids en bas, car l eau chaude a toujours tendance à monter. 10
Côté chaud Côté froid Pour avoir un retour d eau chaude à la chaudière, ainsi on évite la condensation, il faut un débit primaire supérieur au secondaire. Ainsi, on a une température minimum de retour. A partir du schéma de principe de la chaufferie que vous avez, On vous demande de : a. Calculer le débit massique puis volumique traversant la chaudière. b. Calculer le diamètre de la tuyauterie départ du primaire: c. Choisir un diamètre commercial pour cette tuyauterie. d. Déterminer le diamètre de la bouteille et vérifier sur le schéma de principe. 11
c. Réaliser le schéma de la bouteille à l échelle 1/10 ème et déterminer sa hauteur.(mettre 6D au milieu) On donne : Le régime de température : 90/70 ; La vitesse de circulation de l eau : 1,5 m/s ; La masse volumique de l eau : 980 kg / m3 L expression du diamètre de la canalisation en fonction du débit volumique. Diamétre en m D = ( 4 * QV) / (V * π) diamètres commerciaux: Débit volumique en m3/s Vitesse en m/s diamètres commerciaux disponibles : 114.3*3.6 133*4 159*4.5 12
11.5 [m³/h]; ø70*3.2 25.8[m³/h]; ø88.9*3.2 7.2[m³/h]; ø60.3*3.2 32.3 [m³/h]; ø101.3*3.6 38.7 [m³/h]; ø114.3*3.6 52.7 [m³/h]; ø133*4 66.7 [m³/h]; ø133*4 76.8 [m³/h]; ø159*4.5 ø406*8.8 38.7 [m³/h]; ø114.3*3.6 14 [m³/h]; ø76.1*3.2 52.7 [m³/h]; ø133*4 14 [m³/h]; ø76.1*3.2 66.7 [m³/h]; ø133*4 13