Sujet : Calculs pour chauffe-eau électrique, utilité du réducteur de pression
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.
