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Comment commander la vitesse de rotation d’un circulateur de chauffage ?
Pour comprendre les solutions à adopter sur les réseaux équipés de vannes deux voies, on décrit ci-dessous la situation hydraulique lors de la fermeture des vannes.
Que se passe-t-il lorsqu’une vanne thermostatique se ferme ?
La température est presque atteinte dans le local. Le débit d’alimentation du radiateur doit diminuer. La vanne se ferme.
Point de fonctionnement d’un circulateur. Lorsque la vanne thermostatique se ferme, la courbe caractéristique du circuit se redresse et le point de fonctionnement passe de F à F’.
L’augmentation de la perte de charge suite à la fermeture de la vanne entraîne une augmentation de la pression délivrée par le circulateur.
Mais on aurait pu également représenter cette évolution comme suit :
Le débit ayant diminué, le Δp du réseau a diminué également. Et une perte de charge locale supplémentaire Δpvanne a été provoquée pour freiner le débit.
Ce Δpvanne est provoqué en pure perte ! Idéalement, c’est la vitesse du circulateur qui aurait du diminuer :
Diminution de la vitesse du circulateur pour atteindre de débit q’ souhaité.
H” est suffisant pour générer un débit q’ dans le radiateur !
La pompe s’adapte alors aux besoins et suit la courbe du réseau. La consommation énergétique est minimale.
“Freiner avec une vanne thermostatique, c’est un peu appuyer sur la pédale de frein sans lâcher l’accélérateur !”
Mais les installations ne comprennent pas qu’un seul radiateur, et la solution qui consisterait à réguler la vitesse du circulateur par un thermostat d’ambiance et de se passer de vanne thermostatique n’est malheureusement pas applicable.
Et si on place une soupape à pression différentielle ?
Le débit qui ne passa pas dans le radiateur est à présent by-passé dans la soupape. Le circulateur n’y voit que du feu ! Autrement dit, la consommation restera identique.
Et si on place un circulateur à vitesse variable réglé pour maintenir la pression ?
Diminution de la vitesse du circulateur pour maintenir une pression constante dans le réseau. Le point de fonctionnement devient F”’
Cette solution apparaît comme une demi-mesure : le réseau n’a plus besoin d’une pression identique puisque le débit de l’eau a diminué, entraînant la diminution des pertes de charge. L’économie d’énergie est donc partielle.
Comparons les niveaux d’énergie des différentes solutions (les surfaces en vert symbolisent la puissance absorbée par le circulateur) :
Solution 1 : étranglement.
Solution 2 : réduction de vitesse pour maintenir une pression constante.
Solution 3 : réduction de vitesse suivant la courbe caractéristique du réseau.
Et si plusieurs vannes sont présentes sur le réseau?
Si plusieurs vannes sont présentes sur le réseau, faut-il toujours essayer de réduire la vitesse en restant sur la courbe du réseau ?
La situation est un peu plus complexe car plusieurs réseaux sont mis en parallèle et en série.
Si le réseau commun représente l’essentiel de la perte de charge : OUI
La fermeture de q2 peut être interprétée comme dans le cas précédent, en bonne approximation.
C’est la cas des longs réseaux de chaleur entre chaufferie et sous-stations : le pilotage de la pompe nécessite des prises d’informations dans les sous-stations (télégestion obligatoire).
Si le réseau commun est court et que chaque radiateur comporte son propre circuit : NON
Lorsqu’un des radiateurs se fermera, le débit total diminuera mais son influence est faible sur les pertes de charges à vaincre par le circulateur. La pression disponible pour l’autre radiateur doit pratiquement rester identique.
Si le réseau est constitué d’associations multiples de radiateurs en parallèle et en série (cas le plus fréquent des réseaux de chauffage de grands bâtiments) ?
C’est la solution intermédiaire qui doit être rencontrée. De là, la solution proposée par certains fabricants de faire suivre une diminution linéaire de la pression lorsque le débit demandé diminue.
Auteur : les anciens
Eté 2008 : Brieuc.
Notes : 06.02.09