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N°8 – L’importance toute relative du débit des pompes - 3

N°8 – L’importance toute relative du débit des pompes - 3

En formation de niveau 5 (CAP) à 4 (Bac), on n'étudiera pas ce § ni les suivants.



Terminons ce dossier en nous rassurant sur l’importance toute relative du débit des pompes. Cela ne voudra pas dire que nous devrons négliger leur sélection, mais relativisera la précision que l’on devra y apporter.


Sur une installation existante, l'exactitude du débit général n'est pas un point majeur.

Étudions la situation des 3 installations de chauffage ci-dessous dont la distribution est symbolisée par un radiateur. Les 3 bâtiments et les 3 circuits de chauffage sont strictement identiques (architecture, chaufferie, distribution, émetteurs), mais les débits de leurs pompes sont nettement différents.


- L'immeuble n° 1 dispose peut-être du débit nominal prévu par le bureau d'étude (50 [m³/h]).
- L'immeuble n° 2 calculé et réalisé de façon strictement identique dispose d'une pompe un peu plus forte (75 [m³/h]).
- L'immeuble n° 3 calculé et réalisé de façon strictement identique dispose d'une pompe un peu plus faible (33,33 [m³/h]).

Malgré leurs pompes différentes, ces 3 immeubles sont actuellement chauffés de façons parfaitement identiques.

Mis à part leurs consommations électriques de pompage, leurs consommations d'énergie seront quasiment identiques.

Nous allons comprendre pourquoi.



Question

Q1: Calculez la température moyenne des émetteurs dans les 3 immeubles.
Qu’est-ce qui permet d’expliquer très simplement que les 3 bâtiments parfaitement identiques (architecture et réseau de chauffage) à l’exception de leurs pompes sont chauffés de la même façon?

La température moyenne des émetteurs est identique dans les 3 bâtiments (70 [°C]).

En conséquence, bien que les débits soient différents les puissances de chauffe (et donc les températures intérieures) sont rigoureusement identiques.


Question

Q2: Sur quel paramètre le technicien d’exploitation est-il réellement intervenu pour compenser les différences de débit?
- Qu’a-t-il réellement fait pour compenser l’ « excès » de débit dans l’immeuble n° 2?
- Qu’a-t-il fait pour compenser le « manque de débit » dans l’immeuble n° 3?

Pour compenser les différences de débit, le technicien d’exploitation a ajusté la température de départ du circuit de chauffage.

Dans l’immeuble 2, il a compensé le débit excessif par une légère baisse de la température de départ en chaufferie.

Dans l’immeuble 3, il a compensé le débit insuffisant par une légère hausse de la température de départ en chaufferie.

Les 3 bâtiments sont chauffés de façon identique car la température moyenne de leurs émetteurs est identique.


Pour régler correctement la loi de chauffe (température de l'eau, voir dossier "La loi de chauffe") l'exploitant n'a effectué aucun calcul.
En règle générale, il ne connaît pas le débit des pompes.
Il a seulement constaté que par grand froid le bâtiment n° 2 était un peu surchauffé avec de l'eau à 75 [°C] et il a alors abaissé progressivement « la loi de chauffe » jusqu'à 73,33 [°C] par –10 [°C].
Inversement pour le bâtiment n°3 il a constaté que par grand froid le bâtiment était insuffisamment chauffé avec de l'eau à 75 [°C] et il a augmenté progressivement « la loi de chauffe » jusqu'à 77,5 [°C] par –10 [°C].

Ces petits réglages ont permis d'aboutir à 3 situations de chauffage parfaitement identiques avec des débits qui sont pourtant différents dans un rapport de 1 à 2 !



Question

Q3: Vérifiez (si vous ne l’avez pas encore fait) que les 3 installations de chauffage délivrent bien la même puissance.

La puissance délivrée par les émetteurs est de 580 [kW] dans les 3 bâtiments.

P1 = 50 x 1,16 x (75 – 65) = 580 [kW]
P2 = 75 x 1,16 x (73,33 – 66,66) = 580 [kW]
P3 = 33,33 x 1,16 x (77,5 – 62,5) = 580 [kW]


Question

Q4:Les 3 chaufferies réchauffent des débits différents à des températures différentes.
Comment expliquer que les consommations d’énergie (hors électricité de pompage) soient quasiment identiques?

La consommation d’un immeuble correspond à ses déperditions. Trois immeubles identiques chauffés à la même température ont sensiblement la même consommation.

Pour la chaudière, en 1ère approche, il n’est pas plus « difficile » de réchauffer 75 [m³/h] de 66,66 à 73,33 [°C] que 33,33 [m³/h] de 62,5 à 77,5 [°C].

Avec un plus faible débit, les pertes thermiques en ligne sont plus grandes à l’aller mais plus faibles au retour. L’un compense plus ou moins l’autre.

La différence de consommation énergétique ne concernera pour l’essentiel que l’électricité de pompage, avec un bonus pour le débit le plus faible.


On pourra consulter la rubrique concernant l’équilibrage hydraulique.

Si vous ne suivez pas un parcours automatique Xpair, lien vers le dossier suivant de la rubrique hydraulique aéraulique : « Les pompes de charge des chaudières - niv 5 à 3 (CAP à Bac+2)» .