Annexe A (normative)  Dimensionnement des canalisations gaz

Dispositions générales

La présente Annexe est prise en application de la norme européenne NF EN 1775 « Alimentation en gaz — Tuyauterie de gaz pour les bâtiments — Pression maximale de service ≤ 5 bar — Recommandations fonctionnelles » et notamment le paragraphe 4.4.1 relatif au dimensionnement :

« 4.4.1 Dimensionnement

4.4.1.1 La tuyauterie de gaz doit être dimensionnée de telle façon que la pression à l'entrée des appareils soit compatible avec leur fonctionnement en toute sécurité.

NOTE

Il convient de tenir compte du débit maximal ainsi que de toute augmentation prévisible du débit. Le débit maximal à retenir pour le dimensionnement de la tuyauterie n'est pas nécessairement égal à la somme des débits maximaux unitaires. »

La pression compatible avec le fonctionnement en toute sécurité des appareils est comprise dans la plage de pression indiquée dans la norme NF EN 437.

Ce document prend en compte les types de gaz distribués en France et les pressions d'alimentation des appareils précisées dans le Tableau A.1.

Tableau A.1  Types de gaz distribués en France et pressions d'alimentation des appareils

NOTE

Ce tableau est extrait du document 97/C73/3 — JOCE du 8 mars 1997 et de la norme NF EN 437.

A.1  Installations concernées

Cette Annexe s'applique, dans les conditions ci-après, à l'alimentation et à l'équipement en gaz combustibles et en hydrocarbures liquéfiés des bâtiments d'habitation ou de leurs dépendances. Cette alimentation et cet équipement sont situés en aval de l'organe de coupure générale de branchement d'immeuble. Cet organe de coupure générale fait partie du champ d'application de la norme NF DTU 61.1.

En ce qui concerne les habitations individuelles, cet organe de coupure générale peut être confondu avec le robinet de compteur ou le robinet du ou des récipients d'hydrocarbures liquéfiés lorsque compteurs ou récipients sont situés à l'extérieur du bâtiment.

NOTE 1

Cet organe de coupure générale est celui défini par l'article 13-1 de l'arrêté du 2 août 1977 modifié.

NOTE 2

Une partie des installations concernées peut être placée sous le contrôle du distributeur. Elles sont en général constituées par la partie comprise entre l'organe de coupure générale et le raccord d'entrée des compteurs d'usagers.

La présente Annexe fixe les règles de dimensionnement des installations visées ci-après :

  • les installations desservant les immeubles neufs ;

  • les installations neuves desservant les immeubles existants ;

  • les modifications ou compléments d'installations existantes desservant les immeubles existants.

Sont également visées le dimensionnement des canalisations d'alimentation des chaufferies et mini-chaufferies situées entre l'organe de coupure générale et les organes de commande des générateurs de chaleur, ainsi que ces organes.

NOTE 3

La conception et la réalisation des chaufferies et des mini-chaufferies (implantation, caractéristiques du local, accès, etc.) font l'objet respectivement des spécifications particulières suivantes :

DTU 65.4 : Prescriptions techniques relatives aux chaufferies aux gaz et aux hydrocarbures liquéfiés ;

Cahier des charges ATG C. 321.4 — Mini-chaufferie.

Les règles de dimensionnement ne concernent pas le stockage d'hydrocarbures liquéfiés (récipients mobiles ou fixes).

A.2  Equivalence calibre/diamètre

Le Tableau A.2 indique les équivalences entre calibre, diamètre extérieur et épaisseur pour les principaux tubes.

Tableau A.2  Exemples de correspondance calibre / diamètre

NOTE 1

Les calibres mentionnés dans la partie grisée ne sont pas utilisables pour les canalisations collectives.

NOTE 2

Tous les calibres ne sont pas admis par les distributeurs pour les ouvrages placés sous leur responsabilité

A.3  Dimensionnement des branchements (individuels et collectifs) et des installations collectives (tous gaz)

Le dimensionnement des branchements et des canalisations collectives, qu'ils soient alimentés par un réseau ou par un récipient d'hydrocarbures liquéfiés, est effectué :

  • soit par calcul ;

  • soit par utilisation d'abaques ou de tableaux.

Le choix du diamètre de la canalisation est fonction :

  • du débit à assurer ;

  • de la pression de distribution (basse ou moyenne pression) ;

  • de la perte de charge admissible ;

  • du matériau utilisé ;

  • de la longueur de l'ouvrage (réelle ou équivalente) ;

  • de la nature du gaz (viscosité et densité).

L'évaluation du débit est fonction :

  • du nombre d'usagers ;

  • du niveau de confort (usages du gaz) ;

  • d'un coefficient de simultanéité (foisonnement).

Le diamètre intérieur des canalisations ne doit pas être supérieur aux diamètres suivants :

  • 108 mm si la pression effective du gaz susceptible d'être atteinte dans les canalisations est au plus égale à 100 mbar ;

  • 70 mm si cette pression est au plus égale à 400 mbar ;

  • 37 mm si cette pression peut dépasser 400 mbar.

NOTE

Voir paragraphe 4.6 de la norme NF DTU 61.1 P3.

Pour le dimensionnement des installations collectives, la méthode retenue doit être prise en accord avec le distributeur.

Le paragraphe A.3.4 propose une méthode indicative.

Lors de l'utilisation des formules du paragraphe A.6, la perte de charge admissible entre le branchement et les appareils alimentés en basse pression doit être telle que la pression normale à l'entrée de l'appareil soit garantie. En général, la valeur de cette perte de charge est de 1,5 mbar.

Dans le cas d'un appareil alimenté en moyenne pression, cette valeur est de 5 mbar.

A.3.1  Branchement et Conduite d'immeuble

Le diamètre des branchements est déterminé :

  • soit par calcul en utilisant les formules du paragraphe A.6 ;

  • soit en utilisant les abaques de dimensionnement des branchements du paragraphe A.3.4 pour les gaz naturels de type L et H.

A.3.2  Conduite montante

Le diamètre de l'ensemble de la conduite montante est celui calculé à son pied.

Le calcul s'effectue selon les mêmes méthodes que pour les branchements et les conduites d'immeuble.

A.3.3  Cas particulier de la tige cuisine

Le diamètre de la tige cuisine est déterminé comme celui d'une conduite montante sans compteur. Le débit pour chaque usager est pris forfaitairement à 1,5 m3/h.

Le diamètre de la tige cuisine est celui calculé à son pied.

A.3.4  Abaques de dimensionnement des branchements et des canalisations collectives

NOTE

Les abaques de ce paragraphe ne sont valables que pour les gaz naturels de types L et H.

A.3.4.1  Notice d'utilisation des abaques
A.3.4.1.1  Domaine d'application

Le champ d'application de ces abaques est limité :

  • en amont, par la prise de branchement sur le réseau ;

  • en aval, par :

    • soit l'entrée du compteur pour les branchements comportant une partie en basse pression (BP) ;

    • soit l'entrée du régulateur pour les branchements entièrement en moyenne pression B (MPB).

A.3.4.1.2  Détermination des calibres

Elle est déterminée par construction graphique.

Le Tableau A.3 désigne l'abaque à utiliser selon le type de branchement.

Tableau A.3  Désignation de l'abaque à utiliser selon le type de branchement

Les résultats obtenus sont corrigés si nécessaire par l'étude des cas particuliers ci-après :

  • Tronçons communs à plusieurs installations (voir § A.3.4.2.2.1) ;

  • Branchement issu d'un réseau BP comportant des dénivellations (voir § A.3.4.2.2.2) ;

  • Gaz autres que le gaz de type H (voir § A.3.4.2.2.3).

NOTE 1

Les hypothèses de calcul et les résultats correspondants sont indiqués sur chaque Feuille de données et de résultats. Les modèles en Figure A.8 et Figure A.9 sont donnés à titre indicatif.

NOTE 2

Dans le cas de branchements comportant des dérivations (branchement collectif comportant plusieurs conduites montantes, plusieurs branchements individuels, branchements collectifs et individuels) issues de la même prise de branchement, il est nécessaire de déterminer le calibre de chacune des conduites en considérant qu'elles sont indépendantes et issues, chacune, de la prise de branchement. Ces calibres étant déterminés, on recherche le calibre du tronçon commun à ces conduites (voir § A.3.4.2.2.1).

A.3.4.2  Méthode de détermination des calibres des branchements
A.3.4.2.1  Cas général

  • inscrire les données sur la Feuille de données et de résultats (Figure A.8) ;

  • repérer dans le Tableau A.3 l'abaque à utiliser.

    NOTE 1

    Remplir autant de Feuille de données et de résultats (Figure A.8) qu'il y a de conduites sur ce branchement.

  • reporter le schéma du branchement depuis la prise de branchement sur le réseau et les données suivantes : hauteurs, nombre de niveaux, type du confort au fur et à mesure qu'elles sont demandées.

  • à l'aide de l'abaque sélectionné, déterminer le calibre.

    NOTE 2

    Le « Confort 1 » s'applique aux immeubles ne possédant que des installations de cuisson (tige cuisine ou conduite montante n'alimentant que des appareils de cuisson).

    Le « Confort 2 » s'applique aux immeubles comprenant une installation d'eau chaude individuelle au gaz mais pas de chauffage individuel au gaz.

    Le « Confort 3 » s'applique aux immeubles comprenant l'eau chaude et le chauffage individuel au gaz.

    NOTE 3

    On considère qu'un appartement est de type classique si sa surface est de 100 m2.

    Pour le « Confort 3 » et dans le cas où la surface moyenne des appartements est différente de 100 m2, indiquer :

    • la surface d'un niveau d'immeuble : r ;

    • le nombre moyen d'appartements par niveau : n'.

Calculer la surface moyenne d'un appartement

A.3.4.2.2  Prise en compte des cas particuliers
A.3.4.2.2.1  Cas d'un tronçon commun à plusieurs installations

Détermination du calibre du tronçon commun à plusieurs installations

NOTE 1

Les tronçons communs se rencontrent, en particulier, dans le cas où la conduite issue de la prise de branchement sur le réseau alimente :

  • plusieurs immeubles individuels ;

  • plusieurs conduites montantes d'immeubles collectifs ;

  • une ou plusieurs conduites montantes et un ou plusieurs immeubles individuels.

Mode opératoire

NOTE 2

Le mode opératoire est illustré dans la figure A.3 ci-après.

  • Détermination des calibres des dérivations

    • Considérer chaque dérivation comme un branchement comprenant la dérivation et le tronçon commun.

    • Déterminer le diamètre de chacun des branchements ainsi définis par la méthode générale et lire le débit correspondant.

  • Détermination du calibre du tronçon commun

    • Indiquer dans le tableau de la Feuille de prise en compte des cas particuliers (Figure A.9) :

      • le repère du tronçon commun,

      • pour chaque dérivation

        • le numéro du bâtiment,

        • le repère de la dérivation,

        • le calibre déterminé par la méthode générale,

        • le débit correspondant.

    • Faire la somme des débits de chaque dérivation pour obtenir le débit du tronçon commun. Le reporter dans le tableau de la Figure A.9.

    • Reporter sur la figure A.2, pour chaque dérivation le débit et le calibre correspondant et tracer la droite passant par ces deux points AB. Toutes les droites coupent l'axe A en différents points.

    • Tracer la droite passant par le point le plus bas de l'axe A et le débit du tronçon commun.

    • Lire la valeur du point d'intersection de cette droite avec l'axe des calibres et choisir le calibre correspondant ou le calibre immédiatement supérieur.

Premièrement : Recherche de D1

Deuxièmement : Recherche de D2

Troisièmement : Recherche de D

Figure A.1  Exemple de détermination rapide de calibre

Figure A.2  Tronçon commun à plusieurs installations

Premièrement : Calibre et débit de chaque dérivation : D1 = 32, Q1 = 20 m3/h, D2 = 50, Q2 = 40 m3/h

Deuxièmement : Débit du tronçon commun : Q = Q1 + Q2 = 60 m3/h

Troisièmement : Résultat : D = 80

Figure A.3  Mode opératoire

A.3.4.2.2.2  Cas d'un branchement issu d'un réseau BP comportant des dénivellations

Les dénivellations créent des modifications de pression statique nuisibles pour les appareils. Dans le cas d'augmentation de pression, cette dernière peut être limitée en plaçant des écrêteurs.

Un ou des écrêteurs doivent être installés lorsque :

  • soit au moins un appareil d'utilisation est situé à une hauteur H supérieure à la hauteur maximale Hmax (à partir du niveau d'étage ne = 2,75 m) ;

  • soit sur une installation horizontale lorsque les services du distributeur le demandent.

NOTE 1

La hauteur Hmax (m) est donnée par les services du distributeur.

NOTE 2

Les caractéristiques de chaque écrêteur sont déterminées par les services du distributeur.

Détermination pratique

  • de la hauteur au-dessus de laquelle la pression sort des limites admissibles pour les appareils ;

  • du ou des écrêteurs ;

  • du calibre de la conduite compensant la perte de charge supplémentaire introduite par ces écrêteurs.

Branchement collectif (Figure A.4.a)

  • Placer un écrêteur sur chaque installation situé au-dessus de Hmax ;

  • Reprendre l'abaque qui a permis de déterminer le calibre ; lire la longueur équivalente L* ;

  • Calculer L'* = kL*, la valeur de k étant donnée dans le Tableau A.4 et reporter cette valeur sur l'axe OL* ;

  • Redéterminer le calibre (voir paragraphe A.3.4.2).

Branchement individuel (Figure A.4.b)

  • Placer un écrêteur avant le compteur de l'installation ;

  • Reprendre l'abaque qui a permis de déterminer le calibre ; lire la longueur équivalente L* ;

  • Calculer L'* = kL*, la valeur de k étant donnée dans le Tableau A.4 et reporter cette valeur sur l'axe OL* (voir Figure A.4.c).

  • Redéterminer le calibre (voir paragraphe A.3.4.2).

Tableau A.4  Valeurs de k

Figure A.4  Réseaux BP avec dénivellation

A.3.4.2.2.3  Cas d'un gaz autre que le gaz de type H

Pour un gaz autre que H, la plage de fonctionnement est différente. La variation de perte de charge (positive ou négative) est compensée par modification des calibres des conduites calculées en gaz H.

Pour les gaz autres que les gaz du groupe L, une étude particulière doit être réalisée en accord avec le distributeur.

Détermination pratique

  • de la longueur équivalente à la variation de perte de charge ;

  • du calibre de la conduite à partir des abaques construits en gaz H.

Détermination des calibres pour les gaz du groupe L (1)

  • Sélectionner, dans le Tableau A.5, le type de branchement ;

  • Lire la valeur de k ;

  • Calculer la longueur équivalente L* = kL (1) ;

    NOTE

    Le cas particulier « gaz autre que le gaz de type H » introduit un coefficient multiplicateur. Si les cas particuliers « branchement issu d'un réseau BP comportant des dénivellations » et « gaz autre que le gaz de type H » se rencontrent simultanément, le coefficient multiplicateur du cas « gaz autre que le gaz de type H » est égal au produit des 2 coefficients.

  • Selon le type de branchement, reporter sur la Figure A.10, Figure A.11, Figure A.12, Figure A.13, Figure A.14, et déterminer le nouveau calibre D ;

  • Reporter le résultat sur la Figure A.8.et sur la Figure A.9, si cas particulier.

    Tableau A.5  Valeurs de k

  • Choisir le compteur pour Pa ≤ 120 kW selon le Tableau A.6.

    Tableau A.6  Choix du compteur pour Pa ≤ 120 kW

A.3.4.2.3  Exemples d'utilisation des abaques

  • Cas d'un branchement collectif BP d'un immeuble de 10 niveaux avec 5 logements de 100 m2 avec chauffage et eau chaude individuels au gaz, situé à 30 mètres du réseau

    Soit : N = 10, L = 30, « Confort 3 », S = 100 m2, n' = 5

    1. Repérer sur l'abaque correspondant (Figure A.10), les données inscrites sur la Feuille de données et de résultats (voir Figures A.8 et A.9).

    2. Du point 1 « N = 10 », tracer une parallèle à l'axe OL* Elle coupe la courbe « L = 30 » en 2 et « n = 5 » en 3 (voir le principe de la construction sur la Figure A.5).

    3. Du point 3, tracer une parallèle à l'axe QON. Elle coupe la courbe « confort 3 » au point 4.

    4. Du point 2, tracer une parallèle à l'axe QON. Elle coupe au point 5 l'axe OL*. Ce point représente la longueur équivalente OL*.

    5. Du point 4, tracer une parallèle à l'axe OL*. Elle coupe l'axe OQ au point 6 qui représente le débit. Elle coupe la droite 2-5 au point 7. Ce point se situe dans une zone où est indiqué le calibre D : D = 80.

    Figure A.5  Exemple d'utilisation d'un abaque

  • Cas d'un branchement MPB/BP : dimensionnement de la partie MPB

    Repérer LR et Q (voir principe sur la Figure A.6).

    Lire à l'intersection de la ligne LR et de la colonne Q le calibre D

    Exemple : longueur du branchement partie MPB = 20 mètres, Débit = 30 m3/h,

    Soit LR = 20 et Q = 30

    La Figure A.6 donne un résultat D = 15.

    Figure A.6  Exemple d'utilisation d'un abaque dans le cas des branchements MPB/BP, partie BP

  • Modification de la longueur équivalente

    Dans certains cas particuliers la longueur équivalente lue sur l'axe OL* doit être corrigée.

    • Reporter sur l'axe OL* la nouvelle valeur de la longueur équivalente L*

    • Rechercher le nouveau calibre comme indiqué sur la Figure A.7.

      Figure A.7  Exemple d'utilisation d'un abaque dans le cas de modification de la longueur équivalente

A.3.4.2.4  Feuilles de données et de résultats

Figure 8  Exemple de feuille de données et de résultats

Figure A.9  Exemple de feuille de prise en compte des cas particuliers

A.3.4.3  Abaques
A.3.4.3.1  Cas des branchements collectifs basse pression (BP) en gaz naturel H

Le dimensionnement s'effectue à l'aide de l'abaque de la Figure A.10.

Figure A.10  Branchement collectif basse pression — Gaz naturel H

NOTE

Les singularités prises en compte pour la génération de l'abaque sont une prise branchement, 3 coudes et 1 robinet.

Dans le cas d'un local technique multiplier la longueur équivalente lue sur l'axe O L* par 1,4 et lire la valeur de calibre correspondant au débit Q sur la Figure A.10.

Dans le cas où aucune indication n'est donnée sur l'abaque, les valeurs de DB et DC sont identiques.

A.3.4.3.2  Cas des branchements collectifs moyenne pression (MPB) en gaz naturel H — Partie MPB

Figure A.11  Branchement collectif MPB en gaz naturel H — Partie MPB

NOTE

Les singularités prises en compte pour la génération de l'abaque sont une prise branchement et un appareil de coupure automatique (voir NF DTU 61.1 P3 article 4).

A.3.4.3.3  Cas des branchements collectifs moyenne pression (MPB) en gaz naturel H — Conduite montante en BP.

A — CALIBRE DE LA PARTIE BP (située après détente)

B — CALIBRE DE LA PARTIE MPB

Q : lire Q sur l'axe OQ du graphique BP

Figure 12  Branchement collectif moyenne pression en gaz naturel — Conduite montante BP

Dans le cas d'un local technique et pour la partie BP, multiplier la longueur équivalente lue sur l'axe OLeq par 1,2 et lire la valeur de calibre correspondant au débit Q sur la Figure A.12.

Dans le cas où aucune indication n'est donnée sur l'abaque, les valeurs de DB et DC sont identiques.

A.3.4.3.4  Branchement individuel basse pression

Figure A.13  Branchement individuel basse pression

A.3.4.3.5  Branchement individuel moyenne pression

Figure A.14  Branchement individuel MPB

NOTE

L'abaque est déterminé pour une pression de 4 bars.

A.4  Dimensionnement des canalisations d'alimentation des installations intérieures des logements en bâtiment collectif ou individuel (tous gaz)

A.4.1  Installation intérieure alimentée en basse pression

Les règles de dimensionnement suivantes sont applicables :

  • aux installations alimentées par un branchement individuel ;

  • aux installations alimentées par un branchement particulier sur une conduite montante qu'elles soient munies d'un compteur ou non ;

  • aux installations alimentées en aval d'une tige cuisine ;

  • aux tiges après compteur.

Le choix du diamètre d'une canalisation est fonction :

  • du débit à assurer ;

  • de la longueur de l'ouvrage (réelle ou équivalente) ;

  • de la nature et de la pression du gaz.

Le débit calorifique est fonction du nombre et de la puissance des appareils.

NOTE 1

Le calcul montre, qu'à égalité de débit thermique, le gaz naturel et l'air propané à 15,6 kWh/m3(n) donnent une perte de charge équivalente dans une même installation.

NOTE 2

Dans la pratique, on constate qu'à égalité de débit thermique, une installation calculée dans un certain calibre pour fonctionner avec du gaz naturel ou de l'air propané à 15,6 kWh/m3(n) doit être exécutée dans le calibre immédiatement supérieur pour fonctionner avec de l'air propané à 7,5 kWh/m3.

Dans le cas où les installations alimentées en propane commercial sont susceptibles d'être raccordées ultérieurement à un réseau de distribution, elles doivent être calculées pour l'utilisation du gaz naturel.

NOTE 3

C'est notamment le cas d'une conversion d'une installation du GPL au gaz naturel.

Le dimensionnement est effectué en utilisant l'une des 3 méthodes suivantes :

  • le calcul en utilisant les formules du paragraphe A.6 ;

  • les abaques du paragraphe A.4.1.1.3 ;

  • les tableaux du paragraphe A.4 pour les solutions les plus courantes.

Lors de l'utilisation des formules du paragraphe A.6, la perte de charge maximale admissible dans les installations après compteur est déterminée dans le Tableau A.7.

Tableau A.7  Pertes de charges maximales admises dans les installations après compteur

A.4.1.1  Installation alimentée en gaz de réseau

De par la destination de la tuyauterie, on distingue :

  • la tuyauterie principale qui a son origine à la sortie du compteur et qui se termine au robinet de commande de l'appareil le plus éloigné ;

  • les tuyauteries secondaires qui sont « piquées » sur la tuyauterie principale. Elles alimentent un ou plusieurs appareils autres que celui considéré précédemment.

NOTE

Les accidents de parcours (coudes, tés, croix, robinets, etc.) occasionnant chacun une perte de charge supplémentaire correspondant approximativement à 0,5 m de tuyauterie, il faudrait majorer la longueur réelle ou géométrique en conséquence afin d'obtenir une longueur dite « équivalente ». Dans la pratique, on constate qu'il est usuel de majorer forfaitairement de 20 % la longueur réelle. Dans un but de simplification, il a été tenu compte de cette majoration lors de l'établissement des abaques. On doit donc utiliser la longueur réelle pour la lecture de cet abaque. Jusqu'à 10 m, la longueur est arrondie au demi-mètre supérieur ; au delà, elle est arrondie au mètre supérieur.

A.4.1.1.1  Longueur à prendre en compte

Pour les tronçons d'une tuyauterie principale, la longueur à prendre en compte est celle comprise entre la sortie du compteur et le robinet de commande de l'appareil le plus éloigné.

Dans le cas d'une tuyauterie secondaire, la longueur à prendre en compte est celle comprise entre la sortie du compteur et le robinet de commande de l'appareil alimenté par cette tuyauterie.

Figure A.15  Exemple de désignation

Tuyauterie principale : AF

  • les diamètres des tronçons AB, BC et CF sont déterminés en considérant la longueur L = ABCF

Tuyauterie secondaire : CE

  • le diamètre du tronçon CE est déterminé en considérant la longueur L = ABCE

Tuyauterie secondaire : BD

  • le diamètre du tronçon BD est déterminé en considérant la longueur L = ABD

A.4.1.1.2  Détermination des débits

Le débit de chaque tronçon est déterminé conformément au Tableau A.8.

Tableau A.8  Détermination des débits

Le Tableau A.9 mentionne les débits calorifiques nominaux (PCS) de gaz exprimés en kW à prendre en considération pour les calculs.

Tableau A.9  Débits calorifiques nominaux forfaitaires de gaz (en kW) à prendre en considération pour les calculs

IMPORTANT

Les débits indiqués ci-dessus ne doivent en aucun cas servir pour régler les appareils.

A.4.1.1.3  Abaques de dimensionnement

Figure A.16  Calibres pour canalisations de gaz naturel à une pression de 21 mbar

Dans le calcul le linéaire a été majoré de 20 % pour tenir compte de pertes de charge dues aux singularités.

L'échelle verticale de gauche est à utiliser lorsque le compteur est dans le logement dans les immeubles à un seul logement ou en gaine de coursive dans les immeubles collectifs. L'échelle de droite doit être utilisée dans tous les autres cas.

Figure A.17  Exemple de feuille de collecte des données

Exemple d'utilisation de l'abaque de la figure A.16 — un seul appareil à alimenter

  • Données du problème :

    • alimentation en gaz naturel ;

    • immeuble à un seul logement — compteur dans un abri extérieur sur rue en limite de propriété ;

    • appareil unique à alimenter : 1 générateur double service (chauffage-eau chaude) d'une puissance nominale de 28 kW ;

    • longueur réelle : 30 m ;

    • tuyauterie en cuivre.

  • Solution (voir tracé sur l'abaque Figure A.18) :

    • débit probable : 1,3 * 28 = 36,4 kW (Tableau A.9) ;

    • puisqu'il s'agit d'un immeuble à un seul logement et que le compteur est situé en limite de propriété, on utilise l'échelle de la partie droite de l'abaque.

  • Calcul sur la base de la longueur réelle :

    • tracer une horizontale AA issue de 30 m ;

    • tracer une verticale BB issue de 36,4 kW ;

    • ces droites AA et BB se rencontrent au point P situé dans la plage 25 ;

    • l'abaque indique un calibre 25 ;

    • pour un calibre 25, le Tableau A.2 indique que l'on doit utiliser un tube de diamètre 28 mm.

Figure A.18  Exemple d'utilisation de l'abaque de la Figure A.16

Commentaires

Si le point P se trouve sur une ligne séparant 2 plages, on optera pour :

  • le calibre inférieur si le tronçon a une longueur inférieure ou égale à 3 m ;

  • le calibre supérieur dans le cas contraire.

Exemple d'utilisation : plusieurs appareils à alimenter

Soit le schéma d'installation ci-dessous (Figure A.19) :

  • Pression à l'origine du réseau : 21 mbar ;

  • Perte de charge maximum admise : 1 mbar.

Figure A.19  Exemple de schéma d'installation

La saisie des données est effectuée à l'aide de la Figure A.17 (voir exemple en Figure A.20).

Les calibres des différents tronçons de canalisations sont identifiés à l'aide de la Figure A.16.

Figure A.20  Exemple de collecte de données

A.4.1.2  Installation alimentée en GPL

Le Tableau A.10 est établi en tenant compte d'une perte de charge linéaire de 5 % de la pression nominale.

Les coudes et robinets peuvent être comptés unitairement pour 1 mètre de canalisation.

Les diamètres intérieurs minimaux (en mm) des canalisations sont déterminés pour des pressions de 28 et 37 mbar.

Tableau A.10  Détermination des diamètres intérieurs de canalisations basse pression

A.4.2  Installation intérieure alimentée en moyenne pression

Sont concernées principalement les installations alimentées à partir d'un ou plusieurs récipients d'hydrocarbures liquéfiés. Néanmoins, quelle que soit la nature du gaz, les installations intérieures alimentées en moyenne pression sont interdites dans les immeubles collectifs autres que ceux de la deuxième famille comportant au plus dix logements par cage d'escalier.

A.4.2.1  Installation intérieure alimentée en gaz de réseau

Une étude particulière doit être réalisée en accord avec le distributeur.

Cas particulier d'une installation intérieure d'une habitation individuelle comportant un détendeur 300 mbar BP : utiliser l'abaque de la Figure A.21 pour dimensionner le tronçon à une pression de 300 mbar. La méthode à utiliser est celle du paragraphe A.4.1.1.

Figure A.21  Calibres pour canalisations de gaz naturel à une pression de 300 mbar

Les droites ont été tracées en considérant une perte de charge de 5 mbar.

Dans le calcul le linéaire a été majoré de 20 % pour tenir compte de pertes de charge dues aux singularités.

Collecter les données et les résultats sur l'installation en utilisant la Figure A.17 dans le cas où l'installation à dimensionner est uniquement en basse pression.

A.4.2.2  Installation intérieure alimentée en GPL

Le choix du diamètre d'une canalisation est fonction :

  • du débit à assurer ;

  • de la longueur de l'ouvrage (réelle ou équivalente) ;

  • de la nature du gaz.

Le débit calorifique est fonction du nombre et de la puissance des appareils.

Le dimensionnement est effectué en utilisant l'une des 2 méthodes suivantes :

Le Tableau A.11 est établi pour une pression de 500 mbar, en tenant compte d'une perte de charge admissible de 100 mbar.

La pression normale de distribution (1,5 bar) est susceptible de descendre vers 500 mbar par temps froid et/ou lors d'un puisage important ou continu.

Les coudes et robinets peuvent être comptés unitairement pour 1 mètre de canalisation.

Tableau A.11  Diamètres intérieurs minimaux (en mm) des canalisations en moyenne pression : 500 mbar

A.5  Dimensionnement des canalisations d'alimentation des chaufferies et des mini-chaufferies

Les règles de dimensionnement sont applicables aux installations alimentées par un branchement individuel ou un branchement particulier.

NOTE

Pour les installations collectives, en amont du branchement, voir paragraphe A.3.

A.5.1  Installation alimentée en basse pression

Le choix du diamètre de la canalisation est fonction :

  • du débit à assurer ;

  • de la longueur de l'ouvrage (branchement individuel ou branchement particulier) ;

  • de la nature du gaz.

Le débit calorifique est fonction du nombre et de la puissance des appareils.

Le dimensionnement est effectué en utilisant l'une des 2 méthodes suivantes :

A.5.1.1  Longueur à prendre en compte

La longueur à prendre en compte est la longueur équivalente.

La longueur équivalente est la somme de la longueur réelle de la canalisation et de la longueur résultant des pertes de charges occasionnées par les singularités.

Lorsqu'elles ne sont pas fournies par le fabricant du matériel, les pertes de charge singulières peuvent être évaluées :

  • soit forfaitairement à 20 % des pertes de charge linéiques ;

  • soit en longueur équivalente selon le Tableau A.20 du paragraphe A.6.2.

On utilisera la longueur équivalente pour la lecture de l'Abaque de la Figure A.22.

A.5.1.2  Détermination du débit

Le débit pris en compte est le débit calorifique total des appareils susceptibles d'être utilisés simultanément.

A.5.1.3  Abaque de dimensionnement

Figure A.22  Calibres pour canalisations de gaz naturel H à une pression de 21 mbar

NOTE 1

Les droites des calibres on été tracées en considérant une perte de charge de 1 mbar.

NOTE 2

Aucune majoration du linéaire n'a été appliquée, elle ne tient donc pas compte des pertes de charge dues aux singularités.

NOTE 3

Si le calibre estimé se trouve sur une ligne séparant deux plages, on optera pour le calibre inférieur si le tronçon a une longueur inférieure ou égale à 3 m, le calibre supérieur dans le cas contraire.

A.5.1.4  Capacité tampon

Il conviendra de s'assurer que la canalisation a une capacité suffisante entre le poste de livraison et la chaufferie. En l'absence d'indication complémentaire, la règle figurant dans le Tableau A.12 est adoptée.

Tableau A.12  Estimation de la capacité tampon

avec Qn = débit nominal du poste de livraison, exprimé en m3/h et mesuré sous la pression aval maximale de service.

Ce volume capacitif peut-être obtenu au moyen d'une des trois solutions suivantes :

  • le seul volume de la tuyauterie de liaison entre le poste de livraison et le point d'utilisation ;

  • l'interposition d'une capacité individualisée disposé en ligne et non en dérivation ;

  • un dispositif d'absorption de surpression.

Dans le cas où le volume de la canalisation est inférieur au volume capacitif nécessaire, le diamètre de la nourrice de longueur (L) en m est calculé par la formule suivante :

V (m3) étant la différence entre le volume capacitif et le volume des canalisations.

Les tableaux A.13 et A.14 permettent d'estimer le volume des canalisations.

Tableau A.13  Volume en litres selon le débit maximal

Tableau A.14  Capacité en l/m des canalisations en fonction de leur nature

A.5.1.5  Exemple

Données du problème :

  • alimentation en gaz naturel basse pression ;

  • immeuble collectif avec mini-chaufferie en sous-sol ;

  • appareil unique à alimenter : 1 chaudière d'une puissance de 70 kW (6,2 m3/h) alimentée par un poste de livraison de 10 m3/h ;

  • longueur réelle : 10 m ;

  • singularités : 6 coudes à 90°, 2 coudes à 45°, 1 vanne, 1 robinet ;

  • tuyauterie en acier.

Solution (voir tracé sur l'abaque de la Figure A.18)

  • Calcul sur la base de la longueur équivalente :

  • Calcul de la longueur équivalente aux singularités selon le Tableau A.20.

Tableau A.15  Calcul des longueurs équivalentes des singularités

Les singularités représentent une longueur équivalente de 3,5 m.

  • calcul de la longueur équivalente

La longueur équivalente est de : 10 + 3,5 = 13,5 m.

  • tracer une horizontale AA issue de 13,5 m,

  • tracer une verticale BB issue de 70 kW,

  • ces droites AA et BB se rencontrent au point P situé dans la plage 25,

  • l'abaque (Figure A.23) indique un calibre 25,

  • le Tableau A.2 calibre 25 indique que l'on doit utiliser un tube de diamètre 33.7 mm.

    Figure A.23  Tracé de l'exemple

  • Vérification de la capacité tampon :

    • le volume minimal est de 1/500 = 0,02 m3 ;

    • le volume de la tuyauterie réelle est de 0,0066 m3 ;

    • il faut donc prévoir une capacité tampon de 13,40 l.

A.5.2  Installation alimentée en moyenne pression

Le choix du diamètre de la canalisation est fonction :

  • du débit à assurer ;

  • de la longueur de l'ouvrage (réelle ou équivalente) ;

  • de la nature du gaz.

Le débit calorifique est fonction du nombre et de la puissance des appareils.

Le dimensionnement peut être effectué en utilisant l'une des 2 méthodes suivantes :

A.5.2.1  Longueur à prendre en compte

La longueur à prendre en compte est la longueur équivalente.

La longueur équivalente est la somme de la longueur réelle de la canalisation et de la longueur résultant des pertes de charges occasionnées par les singularités.

Lorsqu'elles ne sont pas fournies par le fabricant du matériel, les pertes de charge singulières peuvent être évaluées :

  • soit forfaitairement à 20 % des pertes de charge linéiques ;

  • soit en longueur équivalente selon le Tableau A.20 du paragraphe A.6.2.

On utilise la longueur équivalente pour la lecture de l'abaque de la Figure A.24.

A.5.2.2  Détermination du débit

Le débit pris en compte est le débit calorifique total des appareils susceptibles d'être utilisés simultanément.

A.5.2.3  Abaque de dimensionnement

Figure A.24  Calibres pour canalisations de gaz naturel H à une pression de 300 mbar

Les zones en pointillé représentent les situations où les vitesses de gaz sont supérieures à 20 m/s.

NOTE 1

Les droites des calibres on été tracées en considérant une perte de charge de 5 mbar.

NOTE 2

Aucune majoration du linéaire n'a été appliquée et ne tient donc pas compte des pertes de charges dues aux singularités.

NOTE 3

Si le calibre estimé se trouve sur une ligne séparant deux plages, on optera pour le calibre inférieur si le tronçon a une longueur inférieure ou égale à 3 m, le calibre supérieur dans le cas contraire.

A.5.2.4  Capacité tampon

Il conviendra de s'assurer que la canalisation ait une capacité suffisante entre le poste de livraison et la chaufferie. En l'absence d'indication complémentaire, la règle figurant dans le Tableau A.16 est adoptée.

Tableau A.16  Estimation de la capacité tampon

Avec Qn = débit nominal du poste exprimé en m3/h et mesuré sous la pression aval maximale de service.

Ce volume capacitif peut-être obtenu au moyen d'une des trois solutions suivantes :

  • le seul volume de la tuyauterie de liaison entre le poste et le point d'utilisation ;

  • l'interposition d'une capacité individualisée disposée en ligne et non en dérivation ;

  • un dispositif d'absorption de surpression.

Dans le cas où le volume de la canalisation est inférieur au volume capacitif nécessaire, le diamètre de la nourrice de longueur (L) en m est calculé par la formule suivante :

V (m3) étant la différence entre le volume capacitif et le volume des canalisations.

Les tableaux A.17 et A.18 permettent d'estimer le volume des canalisations.

Tableau A.17  Volume en litres selon le débit maximal

Tableau A.18  Capacité en l/m des canalisations en fonction de leur nature

A.6  Calcul des pertes de charge

Les pertes de charges à évaluer sont de deux types :

  • les pertes de charge linéiques ;

  • les pertes de charge singulières.

A.6.1  Calcul des pertes de charge linéiques

Les formules à utiliser dans le calcul des pertes de charges sont les formules de Reynouard simplifiées, valables pour un rapport Q/D < 150 :

dans lesquelles :

  • PA et PB pressions absolues à l'amont et à l'aval du tronçon de canalisation, en bar, pour le calcul en moyenne pression ;

  • P1 - P2 perte de charge, en millibar, pour le calcul en basse pression ;

  • Pression absolue = pression effective + pression atmosphérique, soit : P = Peff + 1 ;

    NOTE

    La valeur de la pression atmosphérique 1,013 bar peut être arrondie à 1.

  • L Longueur en m ;

  • Q Débit en m3/h ;

  • D Diamètre intérieur en mm ;

  • s Densité fictive du gaz ou densité réelle par rapport à l'air, corrigée de l'influence de la viscosité du gaz.

Les valeurs de s sont définies dans le Tableau A.19.

Tableau A.19  Densité fictive des principaux gaz combustibles

A.6.2  Calcul des pertes de charge singulières

Lorsqu'elles ne sont pas fournies par le fabricant du matériel, elles sont évaluées :

  • soit forfaitairement à 20 % des pertes de charge linéiques ;

  • soit en longueur équivalente selon le Tableau A.20.

Tableau A.20  Longueurs équivalentes des principaux accessoires de tuyauterie

Bibliographie de l'Annexe A

Méthodes recensées lors de l'élaboration de l'Annexe A du présent document

Guide de la distribution : détermination des calibres des branchements collectifs et individuels pour les gaz de type H et L (Gaz de France Mars 1997) ;

Le calcul des installations de distribution de gaz combustibles domestiques (méthode Delebecque de mars 1970) ;

Document technique CFBP de juin 1991 mis à jour en 1995 ;

Règle de calcul GPL FINES de 1971 ;

Règle de calcul Graphoplex Gaz de France Réf 65-TX-01 utilisant la formule de Reynouard ;

Abaques de BOUSSICAUT ;

Spécification ATG B67.1 — Conception, construction et installation des blocs et des postes de détente alimentant une chaufferie (1995) ;

Spécification ATG B. 171 — Gaz distribués par réseaux — Installations domestiques après compteurs — Détermination des diamètres des tuyauteries (1988).