Annexe A (informative)  Indications pour le dimensionnement des vases d'expansion à diaphragme

A.1  Généralités

Il est recommandé au concepteur de s'inspirer des considérations suivantes lors de la mise en oeuvre d'un vase d'expansion sous pression à diaphragme.

  • La position du vase d'expansion dans l'installation de chauffage détermine le point neutre du système. À cet endroit, la pression statique, ou pression finale est toujours constante indépendamment du fonctionnement de la pompe de circulation.

    Cette position doit être choisie de telle façon que la pression d'aspiration de la pompe soit suffisante pour assurer un fonctionnement correct de la pompe, c'est-à-dire pour éviter tout risque de cavitation. De même le niveau de température sur la membrane du vase d'expansion doit être le plus faible possible.

  • Le point de remplissage doit se trouver entre le raccordement du vase d'expansion et l'aspiration de la pompe de circulation.

  • Le point de raccordement du vase d'expansion sur l'installation est indiqué sur la Figure A.1.

  • Dépassement de la température maximale de fonctionnement. Un défaut de fonctionnement du thermostat de sécurité peut provoquer une élévation de la température au dessus de la température maximale de température jusqu'à une valeur limite de dépassement notée θmax.

    Cette valeur limite de dépassement sera utilisée pour le dimensionnement du vase d'expansion.

  • Pression initiale nominale. La pression initiale nominale p0 sera au moins égale à la pression statique de colonne d'eau pST, augmentée de la pression de vapeur saturante, pD ;

    (p0 ≥ pst + pD)

    La valeur nominale de p0 est normalement de 0,7 bar. Une règle pratique consiste à rajouter, à la place de la pression de vapeur saturante, une valeur forfaitaire de 0,3 bar.

  • Pression finale normale. La pression normale finale, pe, ne devra pas être supérieure à la pression de tarage de la soupape de sécurité minorée de la différence de fermeture de la soupape de sécurité (typiquement 10 % de la pression de tarage de la soupape de sécurité) ;

  • la différence de pression gravifique entre la position du vase d'expansion et celle de la soupape de sécurité sera prise en compte ;

  • le volume total de l'installation, Vsystème, sera déterminé. Lorsqu'un calcul précis n'est pas possible, une marge de sécurité sera retenue dans l'estimation du volume ;

  • la capacité minimale du vase d'expansion, Vexp, min, sera déterminée. La méthode donnée dans le Tableau A.2 pour une détermination précise du volume du vase d'expansion sera utilisée.

    Lorsque l'on ne dispose pas de toutes les données sur l'installation, le Tableau A.1 peut être utilisé pour approcher la détermination du volume du vase.

    On notera que les valeurs du Tableau A.2 sont applicables pour une température limite de dépassement de 110 °C, sans volume tampon, c'est-à-dire WWR = 0 l.

  • Dans le cas où un inhibiteur chimique est rajouté au fluide caloporteur dans le but de prévenir les phénomènes de corrosion, on veillera à sa compatibilité chimique avec la membrane, ainsi qu'avec les autres composants du circuit.

Figure A.1  Position recommandée du vase d'expansion

A.2  Dimensionnement du vase d'expansion

  1. Déterminer :

    • la contenance en eau du système, Vsystème, en litres, celle-ci comprend le volume du réseau de tuyauteries, des émetteurs, des générateurs de chaleur, et des circuits auxiliaires ;

    • la température maximale limite, qmax, en degrés Celsius (°C) ;

    • le pourcentage d'expansion, e (voir Tableau A.2 ou la Figure A.2).

      NOTE 1

      L'addition d'antigel ou de fluide similaire modifiera le pourcentage d'expansion du liquide et peut également agir sur le matériau composant le diaphragme.

    • le volume d'expansion, Ve, en litres, correspondant au pourcentage d'expansion à la température maximale de l'eau :

    • le volume de la réserve d'eau, Vwr, en litres. En plus du volume d'eau résultant de la dilatation thermique, le vase d'expansion doit contenir une réserve minimale d'eau pour compenser les pertes éventuelles du circuit. Les vases d'expansion d'une capacité inférieure à 15 l devraient disposer d'une réserve correspondant à au moins 0,5 % de la capacité totale du circuit sans être toutefois inférieure à 3 l ;

    • la pression hydrostatique, Pst, en bar.

      NOTE 2

      Les vases d'expansion disponibles sur le marché des installations de chauffage domestiques sont gonflés en usine à une pression de 0,5 bar, 1,0 bar ou 1,5 bar.

  2. Le volume total d'expansion du volume, Vexp,min en litres, peut maintenant être calculé par la relation suivante :

  3. Afin de disposer d'une réserve, VWR, la pression initiale Pa,min, (pression de remplissage du circuit) à froid, doit satisfaire à la condition suivante : où :

    • Vexp,min est la capacité du vase d'expansion sélectionné, en litres.

  4. Afin de prévenir le dépassement de la pression finale, Pe, à la température maximale limite, la pression initiale, Pa,max, (pression de remplissage de l'installation) doit satisfaire à la relation suivante :

    Tableau A.1  Capacités des vases d'expansion de circuit de chauffage

    Tableau A.2  Pourcentages d'expansion, e, pour différentes températures maximales limites (température de remplissage 10 °C)

    Figure A.2  Pourcentage d'expansion en fonction de la température maximale limite, pour une température de remplissage de 10 °C