Publié par : Maison Energie | 5 février 2009

Dimensionnement Vase Expansion

Vase expansionOn trouve des vases d’expansion principalement dans les circuits de chauffage. A quoi servent-ils et comment les dimensionner ?

Le but d’un vase d’expansion est d’absorber les dilatations d’un volume d’eau dans un circuit fermé. Ces dilatations sont dues aux variations de température de l’eau mais aussi à la pression qu’exerce l’eau sur elle-même. En effet, plus la température sera élevée et plus on constatera une augmentation du volume. De même, plus le circuit aura une variation de hauteur importante (mesurée en mètres [m] ou en mètres de colonne d’eau [mCE]), plus la pression augmentera en nous obligeant à prendre un vase d’expansion plus volumineux. Vous l’aurez compris, ces deux paramètres (pression et température) vont jouer sur la taille du vase d’expansion tout comme la réserve d’eau en amont de la pompe pour éviter de la faire tourner à vide.

Pour éviter toute surpression dans les circuits fermés (circuits qui ne sont pas en contact avec l’air ambiant), il est impératif et même obligatoire d’installer un vase d’expansion. Il existe différents types de vases d’expansion, le plus courant étant le vase à membrane suivi du vase à vessie :

Vase à membrane

vase-a-vessie5

La dilatation dépend notamment du coefficient de dilatation α (alpha) de l’eau qui vaut 2,6 x 10^(-4)  (à 10°C) exprimé en °C-1 (avec °C-1 qui signifie 1/ degré Celsius)

Pour calculer la variation de volume :

V2 = V1 ( 1+ α [ T2-T1] )

où V1 et V2 représentent deux volumes.

et T1 et T2 représentent les températures respectives des volumes V1 et V2.


 

Vous souhaitez calculer la taille de votre vase d’expansion ? Voici la formule qui vous permettra de réaliser ce dimensionnement :

Prendre la puissance en kw de la chaudière et la multiplier par le coefficient K, vous obtiendrez la capacité en eau dans le circuit (notée C).

Voici la valeur de K en fonction de votre installation : (en général pour une installation neuve avec des radiateurs à panneaux K=8,6)

Tableau capacité

 Calcul de la capacité : (il est recommandé de la majorer de 25%)

Soit C = K x P (chaudière en KW) x 1,25

V expansion = C x ( [ρ mini / ρ maxi ]-1 )

avec V le volume du vase d’expansion (l) et ρ la masse volumique (kg.m^-3)

ρ mini correspond à la masse volumique de l’eau pour la température minimum dans le circuit.

ρ maxi correspond à la masse volumique de l’eau pour la température maximum dans le circuit.

Voici-ci dessous le tableau de la masse volumique de l’eau en fonction de la température :

 Tableau de la masse volumique de l'eau

Cependant, les constructeurs de vase d’expansion comme Salmson prévoit également des réserves d’eau pour éviter des démarages trop fréquent des pompes. cette réserve doit être comprise dans le vase d’expansion.

V = Vexp / (1 – [P1/P2])

avec P1 : pression effective de gonflage correspondant à la hauteur statique + 1 bar*

P2 : pression d’ouverture de la soupape + 1 bar*

* Correspond à la pression atmosphérique (environ 1,013 bar mais souvent arrondie à 1 bar)

La pression de gonflage est souvent de 1 bar relatif ; et les pressions d’ouverture des soupapes proposées par Samlson sont données en dessous du graphique suivant ; ce sont les valeurs indiquées en rouge (3 – 4 – 4,5 – 5 – 5,5 – 6 bar). Cepeandant, pour les calculs avec les pressions P1 et P2, il faut que ces pressions soient des pressions absolues (P absolue = P relatif + 1 bar).

 

En rouge à gauche, les pressions d’ouverture des soupapes en bars ; ces vases assurent la sécurité des réseaux remplis d’eau et de glycole à 30%.

Les lignes sous le tableau correspondent à la hauteur statique de l’installation concernée. En connaissant le volume total de l’installation ainsi que la température de chauffe (souvent 80°C) et la hauteur statique, vous obtenez le volume total du vase d’expansion.

 

Exemple de dimensionnement de vase d’expansion :

Prenons pour exemple une installation avec des radiateurs à panneaux et une chaudière de 23KW : (une chaudière classique pour une maison)

1) C = 8,6 x 23 x 1,25 = 247,25      (avec 1,25 la majoration de 25%)

Admettons une variation de la température de l’eau de 0°c en état de non fonctionnement à une température de surchauffe à 100°C :

 Vexpansé =247,25 x [ (1000/958) -1 ]  = 10,9 litres

10,9 litres est la variation de volume prévue dans cette installation pour une variation de température de 100°C.

 

2) En tenant compte de la réserve et d’une hauteur statique de 10m comme pour une maison classique :

V = 10,9 / (1 – [2/4]) = 21,8 litres

Au final, il faudra un vase d’expansion de 24 litres.

Il existe également une autre méthode  et donnant les mêmes résultats pour calculer Vexp, elle est disponible sur le site Samlson : http://www.salmson.com/fileadmin/user_upload/UPLOAD/product/notice_technique/RESERVOIRS_NT_FR_50Hz.pdf

Sur ce site vous pourrez choisir la taille précise de votre vase en fonction de son volume, de sa plage de température et de sa pression. En plus, il vous sera même indiqué les dimmensions du vase d’expansion.

Il est bon de noter également que les plus petites installations en circuit fermée doivent avoir au minimum un vase d’expansion d’au moins 3 litres.

About these ads

Responses

  1. J’ai une chaudiere avec production d’eau chaude de marque lamborghini bia depuis 6 ans avec une perte d’eau qui s’agrave, le chauffagiste veut ajouter un deuxième vase d’expansion cause de mes soucis selon ces dires.
    Toutefois en lisant votre blog je me pose des questions.
    La puissance de la chaudiere est de 30.6 kW et le vase d’expansion actuel est de 10 litres.
    Peut-etre dois je preciser que j’ai 13 radiateurs et que j’habite une fermette de 200m2 soit presque 487 m3
    merci de me conseiller

  2. 1) En partant de la puissance de la chaudière :
    V expansé = 30,6*8.6*[(1000-965)-1]*1.25 soit 11.9 litres

    2) En tenant compte de la hauteur statique et de la réserve d’eau :
    V = 11,4 /(1-(2/4)) = 22,8 l

    Par conséquent, un ballon d’expansion prévoyant une variation d’eau d’au moins 24 litres est nécessaire.
    Comme votre vase d’expansion ne contient que 10 litres, votre chauffagiste a raison de vouloir ajouter un autre vase d’expansion.


Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s

Catégories

Suivre

Recevez les nouvelles publications par mail.

%d bloggers like this: