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6 Message de Vforce 07-06-2014 09:52:57

Et sinon installer un vase d'expansion sanitaire pour absorber cette dilatation.

5 Message de Alleauplombier 05-06-2014 21:07:31

Je suis d'accords avec Phle concernant les novices.

Mais ils y a plein de professionels qui viennent aussi chez nous.
Ceci-dit je suis assez d'accord pour une section qui pointe vers toutes ces pages. Si Dani peut nous créer cette section.

4 Message de PhLe 05-06-2014 17:43:37

Dani a écrit:

si jamais vous voulez vous lancer sur les calculs pour alimentation d'eau, diamètres, probabilité d'utilisations simultané, pression, etc...
Un détail de la méthode de flamant mais compréhensible par les novices.

Les novices ont-ils besoin des compétences d'un technicien supérieur ? J'en doute.

Cependant, il y a des tableaux qui donnent des recommandations pour les choix de sections ( j'en ai utilisé pour l'évacuation )

Il serait bien qu'une section du forum soit dédiée au pointage sur ces tables de référence.

Cependant, c'est avec plaisir que je donnerais un coup de main, si je peux.

3 Message de PhLe 05-06-2014 17:38:14

Importance de la poche d'air

Il y a toujours une poche d'air en haut du ballon, car le tuyau de puisage de l'eau chaude est intérieur au ballon, et ne peut aller jusqu'à toucher la paroi haute. S'il l'on avait voulu éliminer cette poche d'air, il aurait suffi de prendre l'eau par l'extérieur dans un trou situé au point le plus haut de la cuve, mais ce n'est pas le cas, car la poche d'air est très utile.

Au début du remplissage du ballon, l'air est chassé par la montée de l'eau dans le circuit d'eau chaude jusqu'à un robinet ouvert. Dès que le niveau atteint est celui de l'orifice de puisage de l'eau chaude, c'est de l'eau qui s'échappe du robinet et l'on doit le fermer. L'air non évacué situé dessus du niveau de l'orifice de puisage de l'eau chaude est alors prisonnier. Cependant, l'eau froide continue quelque temps de rentrer dans la ballon, elle prend la place de l'air qu'elle comprime. L'air était à 1 bar, et si le réseau est à 3 bar, l'eau aura vu son volume divisé par trois, ce qui donne une méthode pour calculer le volume d'air prisonnier à 1 bar: c'est 1,5 fois la quantité d'eau froide qui rentre dans le ballon lors de seconde phase du remplissage, celle qui se fait robinets fermés.

Lors de la chauffe, la soupape du groupe de sécurité maintient la pression à 7 bar à l'intérieur du ballon. L'air prisonnier voit donc son volume divisé par 7, alors qu'il avait été divisé par 3 au moment du remplissage. L'espace dégagé par la compression de l'air lors de la montée en température, disponible pour la dilatation de l'eau, est donc 1/3-1/7=4/21, environ 20%, du volume initial de la poche d'air. Dans l'exemple du ballon de 200 l chauffé de 15°C à 60°C, l'expansion de l'eau étant de 3,2 l, il faut une poche d'air de 16 l pour éviter l'écoulement d'eau par la soupape du groupe de sécurité.

Supposons que ce même chauffe-eau soit exploité sans réducteur de pression, à 5 bar. Le volume dégagé par la compression de l'air n'est plus que de 1/5-1/7=2/35 soit moins de 6%, dans notre cas 0,9l seulement, il faudra donc rejeter à l'égout 2,3 l d'eau.

Donc oui le réducteur de pression est utile. Donc non il n'est pas très utile, car une perte d'eau de 2l d'eau froide pour chaque 200l d'eau chaude consommée, ce n'est pas la catastrophe.

Et encore, cette perte n'a pas souvent lieu quand on n'utilise pas les heures creuses pour ne chauffer que la nuit. Dès que le chauffe-eau est en service régulier, les petits puisages d'eau chaude annulent la surpression du ballon, sa pression redevient celle du réseau d'eau froide. La marge disponible par la compression de l'air est donc entièrement reconstituée, mais le besoin d'expansion de l'eau est, lui, beaucoup plus faible, puisqu'il qu'il n'y a à assurer qu'un petit réchauffement pour rejoindre la température de consigne.

CONCLUSION

Si la pression du réseau monte parfois au dessus de 7 bar, le réducteur de pression est absolument indispensable.

Si c'est n'est pas le cas, il peut être utile dans le cas d'un chauffe-eau vertical chauffé la nuit en heures creuses pour ceux qui sont allergiques à l'idée de laisser partir un tout petit peu d'eau à l'égout.

Si votre expérience est différente, ça m'intéresse. La mienne est très limitée car je ne remplace un chauffe-eau que tous les 55 ans.

2 Message de Dani 04-06-2014 17:46:51

Merci pour ce partage exhaustif et bien détaillé.
Je pense cependant que le titre n'est pas vraiment adapté, personnellement j'aurais mis: calculs de la dilatation de l'eau lors de la chauffe. Mais ce n'est pas important.

Vu que vous êtes fort en calcul: si jamais vous voulez vous lancer sur les calculs pour alimentation d'eau, diamètres, probabilité d'utilisations simultané, pression, etc...

Un détail de la méthode de flamant mais compréhensible par les novices.

1 Message de PhLe 04-06-2014 16:13:00

ATTENTION CES CALCULS SONT LARGEMENT INAPPROPRIÉS

Il y a en effet une poche d'air au haut du ballon qui fait que la montée en pression n'est pas si brutale que ce que montre ces calculs

J'ai fait des calculs précis pour bien comprendre le fonctionnement des groupes de sécurité et l'utilité des réducteurs de pression tel qu'on en parle dans ce forum. Si je me trompe, on me le dira, et je corrigerai, sinon, ils pourront être utiles à d'autres.

Le point de départ est la table des densités de l'eau à différentes températures, par exemple http://www.atomer.fr/1/1-densite-eau.html.
En faisant le rapport entre deux densités, on obtient le coefficient de dilatation entre deux températures. Par exemple entre 15°C et 60°C il est de 1,6 %. Par conséquent, quand l'eau d'un ballon de 200 l passe de 15°C à 60°C le groupe de sécurité doit relâcher 3,2 l d'eau à l'égout.

Mais la soupape du groupe de sécurité relâche l'eau quand la pression approche de 7 bars. On peut calculer comment cela se produit. Pour cela il faut calculer plus précisément, toujours à l'aide de la table des densités, le coefficient de dilatation de l'eau pour une augmentation de 1 °C.
On obtient par exemple, pour une eau entre 15°C et 18°C, un coefficient moyen de 0.000168/°C. Ce coefficient dépend beaucoup de la température.
Tant que la soupape est fermée, la dilatation n'a pas lieu mais se traduit par une augmentation de pression, qu'on calcule en divisant le coefficient de dilatation par la compressibilité de l'eau qui est environ de 5 10-5/bar ( je ne sais s'il dépend de la température). On obtient le tableau suivant
15°C -> 0.000168/°C -> 3,36 bar/°C -> variation de 0.89°C pour une variation de 3 bar
18 -> 0.000196 -> 3,92 -> variation de 0.76°C pour 3 bar
20 -> 0.000232 -> 4,64 -> 0.64°C/3 bar
25 -> 0.000281 -> 5,61 -> 0.53
30 -> 0.000345 -> 6,90 -> 0.43
40 -> 0.000423 -> 8,47 -> 0.35
50 -> 0.000490 -> 9,80 -> 0.31
60 -> 0.000553 -> 11,0 -> 0.27

C'est donc très vite que la pression monte dans le circuit d'eau chaude et plus l'eau est chaude, plus la pression monte vite. Par exemple à 15°C, il suffit d'augmenter la température du ballon de 1°C pour que la pression passe de 3 bar à 6,36 bar, tout proche du seuil de déclenchement de la soupape. À 60°C, une variation de 3 bar a lieu pour une variation de 1/4 °C

On peut calculer le temps mis pour augmenter la température de 1°C. Par exemple, sur un ballon de 200 l chauffé avec une résistance de 2000 W, chaque litre d'eau reçoit 10 W et chaque centilitre reçoit 0,1 W. Comme il faut 4,18 J pour augmenter de 1°C un centilitre d'eau, cela prend 41,8 secondes.

Conclusions.

-1- La montée en pression est très rapide, typiquement 3 bars en une minute, après quoi la soupape relâche de l'eau. C'est plus vrai pour le cuivre, mais plus lent pour le PER qui se dilate beaucoup.

-2- Un réducteur de pression à l'entrée du G.S. ne change pas grand chose, car en diminuant de quelques bars la pression initiale, il ne retarde que d'une minute ou deux le relâchement d'eau.

Je pense donc qu'un réducteur de pression n'est vraiment utile que lorsqu'il est indispensable, c'est à dire quand la pression du réseau monte la nuit à plus de 7 bars. Dans ce cas la soupape relâche directement l'eau du réseau dans l'égout, même si le chauffe-eau est éteint! Il est alors totalement impossible de se passer de réducteur de pression.

Dans les autres cas, il ne sert pas à grand-chose: juste en cas de petits puisages espacés, ne faisant pas descendre la température de 65°C de plus de 1/4°C, ( moins de 1 l sur un ballon de 200l ), la pression est abaissée de 3 bar par le puisage et peut donc remonter de 3 bar sans relâchement d'eau par la soupape. Si le réseau est à 4,5 bar et que l'on n'a pas de réducteur de pression, la marge de pression est deux fois moindre, ne permettant que des petits puisages de 1/2 l sans relâchement d'eau par la soupape. Pour les chauffe-eau de 100l ces chiffres sont à diviser par 2.