Energie Plus Le Site

Outil d'aide à la décision en efficacité énergétique des bâtiments du secteur tertiaire. Réalisé par Architecture et Climat, Faculté d'architecture, d'ingénierie architecturale, d'urbanisme (LOCI), site de Louvain-la-Neuve, Université catholique de Louvain, Belgique avec le soutien de la Wallonie.

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Category Archives: Evaluer l’état mécanique d’une installation (chauffage central)

Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’état mécanique du réseau de distribution

Évaluer l'état mécanique du réseau de distribution

Causes de corrosion

Dans des conditions normales d’exploitation, c’est en principe toujours la même eau qui circule dans une installation de chauffage. Il ne faut procéder à un remplissage d’appoint qu’une ou deux fois par année. Dans ce cas, la corrosion intérieure d’une installation est pratiquement négligeable et ne progresse que très lentement.

La principale cause de  corrosion sérieuse réside dans un apport prolongé d’oxygène dans le réseau de conduites. Cet apport peut être provoqué par :

  • Des fuites et donc un remplissage d’appoint fréquent avec de l’eau neuve (contenant de l’oxygène « actif »).
  • Une dépression localisée dans le réseau, de sorte que de l’air est aspiré par des points inétanches (raccords, purgeurs, …). Il faut en chercher la cause dans un vase d’expansion mal placé ou sous-dimensionné.
  • Un vase d’expansion défectueux ou sous-dimensionné.
  • Un ancien vase d’expansion à l’air libre (vase ouvert).

Une autre cause de corrosion peut être la multiplication des types de métaux dans une même installation, comme le mélange de cuivre et d’acier.

Appoint d’eau : un ordre de grandeur

La situation peut être considérée comme anormale et dangereuse pour l’installation si la quantité d’eau ajoutée annuellement dépasse :

1 litre par kW installé

Pour établir ce ratio, il faut évidemment pouvoir chiffrer la quantité d’eau d’appoint, ce qui est quasi impossible sans un compteur d’eau sur l’alimentation de ville.

Contrôle du vase d’expansion

Vase d’expansion à pression variable et à pression constante.

Que se passe-t-il quand un vase d’expansion est trop petit, dégonflé ou encore avec une membrane devenue poreuse ?

Si la membrane se perce, l’eau va remplir l’entièreté du volume du vase d’expansion. A froid, la pression dans l’installation va chuter et le gestionnaire de l’installation aura tendance à remettre de l’eau. Un indice de détérioration du vase : même lorsque la pression est fortement descendue, elle remonte très rapidement dès que l’on ouvre l’arrivée d’eau de ville.

Quand cette eau va chauffer comme plus rien ne pourra reprendre le volume de dilatation de l’eau et, sous la montée en pression, les soupapes de sécurité vont s’ouvrir, rejetant de l’eau (des traces de calcaire et de corrosion au niveau de la soupape est un signe).

Quand l’eau va se refroidir, puisqu’il manque de l’eau, la pression dans l’installation apparaîtra de nouveau trop basse et le gestionnaire rajoutera de nouveau de l’eau. Et ainsi de suite, jusqu’à ce que l’entartrage et la corrosion liés à l’ajout perpétuel d’eau n’attaquent l’installation de façon irréversible.

Comment contrôler un vase d’expansion ?

Un vase d’expansion ne peut jamais être rempli d’eau. Si c’est la cas, l’eau ne dispose plus de volume pour se dilater.

> Contrôle 1 : Un vase doit sonner « creux » lorsqu’on le frappe du côté « air ».

Vase d’expansion à membrane ou à vessie.

> Contrôle 2 : si la pression statique de l’installation diminue et que très peu d’eau suffit pour augmenter brusquement la pression, il y de forte chance que la membrane du vase soit déchirée ou poreuse.

> Contrôle 3 : une pression de gonflage trop faible peut mettre en dépression certaines parties du réseau et provoquer des entrées d’air parasites. Or, il faut savoir qu’un vase d’expansion à pression variable, se dégonfle avec le temps (c’est comme un pneu de voiture). Il faut donc vérifier régulièrement sa pression de gonflage. Pour cela, il faut isoler le vase, le vidanger, vérifier sa pression à vide et le regonfler si nécessaire (un vase d’expansion dispose d’une pipette semblable à celles des roues de voiture).

La pression à respecter doit être égale à :

Pgon [bar] = (h [m] / 10) + 0,3 [bar],

* avec un minimum à respecter de 0,5 bar

où,

  • h est la différence de hauteur [m] entre le vase d’expansion considéré comme étant au point le plus bas de l’installation et le point le plus haut de l’installation.

> Contrôle 4 : le dimensionnement correct du vase d’expansion est primordial. Cela comprend le choix de son volume, mais également de sa pression de gonflage et de remplissage. Il peut donc être utile, en cas de doute de contrôler le dimensionnement du vase.
Cliquez ici, pour en savoir plus sur :

Concevoir

 Le choix, l’emplacement et le dimensionnement correct du vase d’expansion.
Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

Diagnostiquer les causes de rupture d’une chaudière

Diagnostiquer les causes de rupture d'une chaudière

Fissuration d’éléments côté « retour »

Cause

L’eau des circuits revient trop froide vers la chaudière qui elle est chaude. Il en résulte un choc thermique dans la fonte qui casse.

Exemple.

  • À la relance matinale, les chaudières maintenues à température élevée, voient leur température de retour s’abaisser brutalement, parce que toute l’eau froide de l’installation « déboule » dans la chaudière.

Durant la nuit.

A la relance.

  • Ce sera également le cas avec une chaudière maintenue en température en été pour produire de l’eau chaude sanitaire, au moment de la demande.
  • Ou encore, dans ce dernier cas, si la régulation fonctionne suivant le principe de la priorité sanitaire. À ce moment, lorsque la demande d’eau chaude sanitaire est importante, la température de l’eau dans le circuit de chauffage aura le temps de descendre. À la fin du puisage d’eau chaude, la remise en route du « côté chauffage » va envoyer l’eau froide des circuits directement vers la chaudière encore chaude.
  • La même situation se présente, en mi-saison, si la chaudière travaille en basse température et qu’elle remonte sa température lors d’une demande d’eau chaude sanitaire. Au moment du réenclenchement du chauffage, la chaudière ne sera pas redescendue en température pour recevoir l’eau tiède des circuits chauffage.

Solutions

Il faut contrôler la température minimale de retour et ralentir l’abaissement de cette température.

> Solution 1 : placer un circulateur de recyclage.

Ce circulateur peut être placé en by-pass ou en série. Il tempérera la chute de température dans la chaudière grâce au recyclage d’une partie de l’eau chaude de départ.

Placement d’un circulateur de by-pass.

Placement d’un by-pass avec circulateur en série avec la chaudière.

Attention, lorsque le circulateur est placé en by-pass, il faut être particulièrement attentif à son bon choix, pour éviter tout problème hydraulique, comme par exemple des circulations inverses.

Calculs

 Pour en savoir plus sur le dimensionnement d’un circulateur de by-pass.

Dans le cas d’un circulateur placé en série, le circuit hydraulique des chaudières est séparé des circuits utilisateurs, comme avec une bouteille casse-pression. Dans ce cas, le débit de la pompe sera au moins égal à la somme des débits des circuits utilisateurs.

> Solution 2 : agir sur les vannes 3 voies des circuits.

A la relance, le régulateur libère la ou les vannes des différents circuits juste ce qu’il faut pour que la température de retour ne tombe pas sous la valeur de limitation. A la limite, par exemple au démarrage de l’installation, la chaudière ne reçoit absolument aucune eau en provenance des circuits.

Cette solution convient :

  • si tous les régulateurs et toutes les vannes sont regroupées,
  • ou si le verrouillage de quelques circuits les plus importants suffit pour assurer une température de retour minimale.

> Solution 3 :  placer une vanne 3 voies sur le circuit de retour.

Cette solution convient si les départs sont fort éloignés, s’ils sont munis de vannes manuelles ou même sans vannes, ou encore munis de régulateurs de marques différentes …
Dans le cas d’une chaufferie avec plusieurs chaudières régulées en cascade, on peut envisager le placement de vanne 3 voies sur chaque chaudière (vanne 3 voies progressive thermique car plus lente).

Fissuration d’éléments aux jonctions ou au surplomb du foyer

Cause

Le manque de débit dans une chaudière entraîne la vaporisation superficielle de l’eau au niveau de l’échangeur. Il en résulte l’apparition de corrosion et d’érosion dues à la cavitation ou encore des chocs thermiques pouvant provoquer une fissuration prématurée du métal.

Ceci est critique pour les chaudières ayant une très faible capacité en eau. Dans ce cas le moindre défaut d’irrigation peut être fatal.

Le manque d’irrigation d’une chaudière peut être dû :

  • au circuit hydraulique (circuit primaire en boucle ouverte),
  • à la production d’eau chaude sanitaire en été (maintien en température de la chaudière),
  • à la présence de boue dans l’installation,
  • à la régulation (ex : uniquement sur le circulateur),
  • au placement de vannes thermostatiques sans soupape de décharge.

Solutions

  1. Asservir le fonctionnement du brûleur à l’existence d’un débit suffisant, par le biais d’un « contrôleur de débit » (flow-switch) placé dans le circuit de la chaudière. Cette sécurité doit être d’office prévue quel que soit le type de circuit de distribution.
  2. Garantir un débit minimum d’irrigation par l’action d’un circulateur en by-pass sur la chaudière. Le fonctionnement du brûleur est asservi au fonctionnement de celui-ci.
  3. Prévoir une soupape à pression différentielle placée en « by-pass » sur la distribution hydraulique.
  4. Construire une boucle primaire à débit constant.
  5. Prévoir une post-circulation hydraulique après extinction du brûleur, avant l’éventuel arrêt de l’irrigation. En effet même si le brûleur est arrêté, la quantité de chaleur emmagasinée dans la chaudière est telle que à l’arrêt du circulateur, la température de la chaudière peut atteindre des valeurs inacceptables.
  6. Placer un filtre ou plutôt un pot de décantation sur le retour de l’installation afin d’éviter la sédimentation dans les fonds d’éléments et le bouchage de conduites.
Exemple.

Endroit de prédilection de dépôt de boue dans une chaudière à triple parcours. La présence de ces boues limite le débit, diminue l’échange, provoquant des surchauffes locales.

Gonflement du foyer et aspect spongieux avec rouille

Cause

Il s’agit d’une montée en température excessive de la paroi. La cause peut en être un coup de feu dû à une flamme heurtant le fond du foyer ou non placée dans l’axe du foyer ou encore à un entartrage de l’échangeur.

Exemple.

  • Une chaudière neuve à foyer moins profond que la précédente est munie de l’ancien brûleur pulsé. Ce dernier produit une flamme trop longue et l’absence de garniture réfractaire produit finalement une fissure de l’élément arrière à la hauteur du point chaud.
  • Les chaudières atmosphériques gaz ont la partie inférieure de leur échangeur juste au-dessus des flammes. En cas de dépôt calcaire ou de boues sur cette partie, la température élevée de la fonte commence à endommager celle-ci.

Température de la paroi d’une chaudière avec ou sans entartrage.

Solutions

  1. Traiter les eaux d’appoint. Attention toutefois de ne pas créer d’autres problèmes de corrosion.
  2. Prévoir un dispositif de purge de la partie basse de la chaudière afin de désembouer.
  3. Placer un pot de décantation sur le retour des circuits (pour empêcher la sédimentation à basse vitesse dans les fonds d’éléments).
  4. Certains constructeurs ont prévu un thermostat palpant la température du fond des chaudières atmosphériques, ne pas le supprimer en tous cas, déterminer la cause de sa coupure éventuelle.
  5. Contrôler l’état et le dimensionnement du vase d’expansion.
  6. Améliorer la garniture réfractaire éventuelle.
  7. Contrôler et modifier si nécessaire la puissance de la flamme qui doit être en correspondance avec la puissance de la chaudière.

Corrosion côté « fumées »

Dans une chaudière, les fumées condensent à une température d’environ 50°C. Dans le cas de la combustion du fuel, la vapeur d’eau se combine avec le soufre contenu dans le combustible pour former de l’acide corrosif pour les chaudières.

Une chaudière traditionnelle se corrodera si, en certains endroits, la température des fumées descend trop bas.

Cela est possible :

  • Si la puissance du brûleur est trop faible par rapport à la puissance de la chaudière : la surface du foyer par kW de flamme augmente lorsque la puissance du brûleur diminue. Les fumées se refroidissent donc plus. Par exemple, la plupart des fabricants de chaudières très basse température recommandent de travailler à température élevée constante lorsque l’on utilise un brûleur modulant, pour éviter la condensation à faible charge.

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