Soupape de sécurité dans le système de chauffage: types, fonction, schémas et installation

En raison d'un fonctionnement inapproprié, de changements de température et de coups de bélier, des dysfonctionnements peuvent survenir dans le fonctionnement des systèmes de chauffage autonomes.Les conséquences négatives de telles situations sont critiques : de la panne de composants individuels à la destruction de bâtiments et à une grave menace pour la vie.

Une soupape de sécurité dans le système de chauffage contribuera à éliminer les risques dangereux. Qu'est-ce que c'est et quel est son principe de fonctionnement ? Nous examinerons ces questions dans notre article. Nous analyserons également les types de telles vannes et indiquerons les principales différences entre elles, examinerons les règles d'installation dans le système de chauffage et fournirons des recommandations pour la sélection et la configuration des vannes de sécurité.

A quoi sert une soupape de sécurité ?

Les systèmes de chauffage sont remplis d'eau dont la température est d'environ 15 degrés. Circulant en circuit fermé, le liquide de refroidissement s'échauffe et augmente considérablement de volume. A cette époque, la pression exercée sur la surface interne des tuyaux et des dispositifs installés dans le système augmente considérablement.

Un dépassement de la limite admissible, dans la plupart des cas supérieure à 3,5 bars, entraîne :

• fuite aux jonctions des parties du pipeline ;
• endommagement ou rupture des éléments de connexion et des tuyaux en polymères ;
• explosion du réservoir de la chaudière ;
• court-circuit des équipements électriques dans la chaufferie.

Le risque le plus élevé de situations d'urgence est typique des chaudières à combustible solide, dans lesquelles il est difficile de réguler la puissance de transfert de chaleur.

Les performances des équipements électriques et à gaz sont rapidement ajustées des valeurs initiales aux valeurs maximales et vice versa. Ils contiennent souvent sécurité automatique, qui éteint les éléments de fonctionnement lorsque la température augmente excessivement.

L'intensité de la combustion du bois, du charbon et d'autres types de combustibles dans une chaudière à combustible solide est réglée en ouvrant/fermant le registre. Dans ce cas, la force de transfert de chaleur ne change pas immédiatement, mais progressivement. En raison de l'inertie du générateur de chaleur, le liquide de refroidissement peut surchauffer considérablement.

Avec un manomètre qui calcule la pression et un évent qui élimine l'air du système, une soupape de sécurité est souvent incluse dans le groupe de sécurité.

Lorsque le bois de chauffage dans la chambre chauffe bien, amenant l'eau du réseau aux niveaux de température requis, l'alimentation en air est bloquée et la flamme active commence à s'éteindre.

Cependant, à l'état chaud, le foyer continue de dégager la chaleur accumulée. Atteignant 90-95 degrés, le liquide de refroidissement bout et déclenche une inévitable vaporisation intense. En conséquence, une forte augmentation de la pression est provoquée.

C'est dans de telles circonstances que la soupape de sécurité entre en action. Lorsque le paramètre de pression limite est atteint, il ouvre le volet, ouvrant la voie à la vapeur formée. Une fois les valeurs stabilisées, la vanne se ferme automatiquement et repasse en mode veille.

Son installation est obligatoire non seulement pour les chaudières à combustible solide, mais également pour les chaudières à vapeur, ainsi que pour les fours équipés d'un circuit d'eau. De nombreuses modifications d'équipements de chauffage sont équipées de ces appareils au stade de la production. Souvent, cette valve est l'un des éléments groupes de sécurité. En règle générale, l'appareil est intégré directement dans l'échangeur de chaleur ou installé dans une canalisation à proximité de la chaudière.

Types d'appareils et principe de fonctionnement

La conception de la vanne de purge comprend deux composants obligatoires : une partie d'arrêt, composée d'un siège et d'une vanne, et un régleur de force. Il existe plusieurs types d’équipements qui possèdent leurs propres caractéristiques. Ils sont classés selon certains critères.

Classification #1 - par mécanisme de serrage

Dans les systèmes de chauffage des maisons privées, des appartements et des installations industrielles de faible puissance, la préférence est donnée au type de produit à ressort.

Le principal élément de travail de l'appareil est le ressort. Il soutient la membrane qui recouvre l'assise. Une rondelle est placée sur la tige reliée à la poignée, contre laquelle repose la partie supérieure du ressort. La position de la rondelle et l'effet de pression sur la membrane se règlent avec une poignée

Le dispositif présente une structure simple et fiable, des dimensions compactes, la possibilité d'être combiné avec d'autres éléments de l'unité de sécurité et un prix abordable. La force de compression du mécanisme à ressort dépend du paramètre de pression auquel la vanne fonctionne. La plage de réglage est affectée par l'élasticité du ressort lui-même.

Le principe de fonctionnement des fusibles à ressort est le suivant :

• la vanne de l'appareil est affectée par le débit d'eau ;
• le mouvement du liquide de refroidissement est limité par la force du ressort ;
• la pression critique dépasse la force de compression, soulevant la tige de la bobine vers le haut ;
• le liquide est envoyé vers le tuyau de sortie ;
• le volume interne d'eau est stabilisé ;
• le ressort ferme le boulon et le ramène à sa position d'origine.

Le corps de l'appareil à ressort est fabriqué en laiton de haute qualité et à haute résistance utilisant des technologies et techniques d'estampage à chaud. L'acier est utilisé dans la fabrication de ressorts.La membrane, les joints et la poignée sont en polymères.

Certaines marques produisent des équipements avec des réglages d'usine déjà installés. La gamme comprend également des modèles pouvant être réglés sur le site d'installation lors de la mise en service.

Les vannes peuvent être ouvertes ou fermées. Dans la première option de conception, le liquide de refroidissement est évacué dans l'atmosphère, dans la seconde, il est évacué dans la canalisation de retour

Les fusibles à levier ne sont pas si répandus. Ils sont rarement installés dans les systèmes autonomes privés avec chaudière. L'exploitation est concentrée dans le secteur industriel dans les grandes installations de production, où le diamètre des canalisations est d'au moins 200 mm.

La force sur la tige dans de tels mécanismes n'est pas fournie par un ressort, mais par un poids accroché au levier. Il se déplace le long du levier, ajustant la force avec laquelle la tige sera pressée contre le siège.

La vanne de charge à levier s'ouvre lorsque la pression du fluide provenant du bas du tiroir dépasse celle provenant du levier. Après cela, l’eau sort par un trou d’évacuation spécial.

Le réglage des fusibles à levier se fait en déplaçant la tige le long du levier. Afin d'empêcher tout changement non autorisé ou accidentel, la charge est sécurisée par des boulons, recouverte d'un boîtier spécial et verrouillée par une serrure.

La pression d'actionnement ainsi que la plage de réglage sont déterminées par la longueur du levier et le poids de la charge. Les fusibles à levier ne sont pas inférieurs aux dispositifs à ressort en termes de fiabilité, mais sont plus chers. Les appareils sont installés sur des pièces de raccordement à brides de tuyaux d'un diamètre nominal de 50 ou plus.

Classification #2 - selon la hauteur de levage du volet

Dans les soupapes de sécurité à faible levée, l'obturateur ne s'élève pas à plus de 0,05 du diamètre du siège. Le mécanisme d'ouverture d'un tel équipement est proportionnel.

Il se caractérise par un faible débit et une conception des plus primitives. Les équipements à faible levage sont utilisés sur les récipients contenant des fluides liquides.

Les appareils à levée complète sont équipés d'un mécanisme d'ouverture à deux positions. Ils sont équipés non seulement de récipients contenant des liquides, mais également de systèmes dans lesquels circulent des fluides compressibles (air comprimé, vapeur, gaz)

Les appareils à levée complète ont une levée de volet plus élevée. Cela signifie que leur capacité de débit est bien meilleure que celle de la version précédente, ce qui leur permet d'évacuer de plus grands volumes de liquide de refroidissement en excès.

Classification n°3 – par vitesse de réponse

Le couvercle obturateur des soupapes de sécurité proportionnelles s'ouvre progressivement. Généralement, le degré d'ouverture est proportionnel à l'augmentation de la pression exercée sur la surface intérieure. Simultanément à la montée du mécanisme, les volumes de liquide de refroidissement évacués augmentent progressivement.

La conception des appareils ne limite pas la possibilité de leur utilisation dans un milieu compressible, mais ils prédominent toujours dans les systèmes avec de l'eau et d'autres liquides.

Parmi les avantages des soupapes de sécurité à vitesse de réponse proportionnelle figurent le faible prix, la simplicité de conception, l'absence d'auto-oscillations, l'ouverture des portions au niveau des valeurs nécessaires pour maintenir des paramètres de fonctionnement spécifiques.

Une caractéristique des vannes à deux positions est le fonctionnement instantané avec ouverture complète après avoir atteint les limites de pression dans le système auxquelles la soupape de sécurité s'ouvre.

Les experts recommandent d'utiliser ces appareils dans des environnements compressés. Leurs principaux inconvénients incluent la présence d'auto-oscillations caractéristiques du volet.

Lors de l'installation d'une vanne à deux positions dans un système de chauffage avec liquide de refroidissement, il convient de tenir compte du fait que lors d'une ouverture soudaine de la vanne, une grande quantité d'eau sera évacuée.

Cela entraînera une chute de pression trop rapide. La vanne se fermera instantanément, ce qui entraînera coup de bélier. Les appareils proportionnels ne présentent pas de tels risques.

Caractéristiques des soupapes de sécurité à trois voies

Il faut aussi parler d'un appareil moins connu des consommateurs : une vanne à trois voies avec un interrupteur manuel ou électrique. Il est utilisé dans les systèmes de chauffage avec circuits basse température.

La conception du fusible est équipée de trois trous, dont un pour l'entrée et deux pour la sortie. Le débit du fluide est contrôlé par un amortisseur réalisé sous la forme d'une bille ou d'une tige. Le fluide en mouvement est redistribué par rotations.

Les fusibles à trois voies conviennent aux chaudières à condensation et dans les cas où plusieurs systèmes différents fonctionnent à partir d'un même équipement de chauffage.

Imaginons une situation : la maison dispose d'un système de chauffage avec un système de radiateurs classiques et de planchers chauffants. Les exigences techniques pour le fonctionnement de la deuxième option prévoient des températures de liquide de refroidissement pas trop élevées.

La chaudière chauffe l'eau à la même température pour tous les systèmes. Dans de telles conditions, il existe un besoin pour un dispositif de redistribution dont les tâches sont parfaitement assurées par une vanne à trois voies.

Il est chargé des fonctions suivantes :

• délimitation des zones;
• répartition de la densité de flux par zones ;
• faciliter le mélange du liquide de refroidissement des principales branches d'alimentation/retour pour envoyer de l'eau plus froide dans la canalisation du chauffage par le sol que dans les radiateurs.

Afin de ne pas contrôler vous-même en permanence la température du fluide, vous devez faire attention aux modèles de vannes équipés d'un servomoteur.

Cet appareil fonctionne à partir d'une sonde installée dans le circuit basse température. Lorsque la température change, un mécanisme d'arrêt est activé, ouvrant ou fermant l'alimentation en liquide de la conduite de retour.

Nous avons parlé plus en détail des types de vannes à trois voies pour le chauffage et des critères de sélection dans le prochain article.

Conseils pour choisir le modèle optimal

Avant de choisir un équipement de sécurité spécifique, vous devez vous familiariser en détail avec les caractéristiques techniques de l'installation de la chaudière.

Le fonctionnement de la soupape de sécurité est affecté négativement par des températures inférieures à zéro. Par conséquent, une caractéristique assez importante pour l'appareil est la présence d'une protection contre le gel.

Ne négligez pas d’étudier les instructions du fabricant, qui indiquent toutes les valeurs limites.

Plusieurs critères jouent un rôle déterminant dans le choix d'un appareil de chauffage :

1. Performances de la chaudière.
2. Pression moyenne maximale admissible pour la puissance thermique des équipements de chauffage.
3. Diamètre de la soupape de sécurité.

Vous devez vérifier que le régulateur de pression de l'appareil a une plage qui inclut les paramètres d'une chaudière particulière. La pression de réponse doit être de 25 à 30 % supérieure à la pression de fonctionnement requise pour un fonctionnement stable du système.

Plus la pression de fonctionnement est élevée, moins l'appareil doit passer de temps à fonctionner. L'écart entre la pression au début du mouvement et à l'ouverture complète du volet doit être de 15 % pour une valeur nominale inférieure à 2,5 atm, de 10 % pour des paramètres supérieurs.

Le diamètre de la soupape de sécurité ne peut pas être inférieur au connecteur du tuyau d'entrée. Sinon, une résistance hydraulique constante ne permettra pas au fusible de remplir pleinement ses tâches immédiates.

Le matériau optimal pour la fabrication d’équipements est le laiton. Il présente un faible coefficient de dilatation thermique, ce qui empêche la destruction du boîtier par exposition à une forte pression.

L'unité de commande est fabriquée à partir de matériaux plastiques résistants à la chaleur qui maintiennent la rigidité requise même au contact d'un liquide bouillant.

Règles d'installation et de configuration

Lorsque vous envisagez d'installer indépendamment une soupape de sécurité pour le chauffage, vous devez préparer un ensemble d'outils à l'avance. Le travail ne peut être effectué sans clés à molette et clés, un tournevis cruciforme, des pinces, un ruban à mesurer et du mastic silicone.

Avant de commencer, vous devez déterminer un emplacement approprié pour l'installation. Il est recommandé d'installer la soupape de sécurité sur la canalisation d'alimentation à proximité du tuyau de sortie de la chaudière. La distance optimale entre les éléments est de 200 à 300 mm.

Tous les fusibles domestiques compacts sont filetés. Pour obtenir une étanchéité complète lors du vissage, il est nécessaire de sceller le tuyau avec de l'étoupe ou du silicone. Il n'est pas conseillé d'utiliser du ruban FUM, car il ne résiste pas toujours aux températures extrêmement élevées.

Dans la documentation réglementaire fournie avec chaque appareil, le processus d'installation est généralement décrit étape par étape.

Certaines règles d'installation clés sont les mêmes pour tous les types de vannes :

• si le fusible n'est pas monté dans un groupe de sécurité, un manomètre est placé à côté de lui ;
• dans les vannes à ressort, l'axe du ressort doit avoir une position strictement verticale et être situé sous le corps de l'appareil ;
• dans les équipements à levier, le levier est placé horizontalement ;
• L'installation n'est pas autorisée sur la section de canalisation entre l'équipement de chauffage et le fusible. clapets anti-retour, robinets, vannes, pompe de circulation ;
• pour éviter d'endommager le corps lors de la rotation de la vanne, vous devez sélectionner la clé du côté où s'effectue le vissage ;
• le tuyau d'évacuation, qui évacue le liquide de refroidissement dans le réseau d'égouts ou le tuyau de retour, est relié au tuyau de sortie de la vanne ;
• le tuyau de sortie n'est pas raccordé directement à l'égout, mais avec l'inclusion d'un entonnoir ou d'une fosse ;
• dans les systèmes où la circulation du fluide se fait à travers motif naturel, la soupape de sécurité est placée au point le plus haut.

Le diamètre nominal de l'appareil est sélectionné sur la base de méthodes développées et approuvées par Gostekhnadzor. Pour résoudre ce problème, il est plus sage de demander l’aide de professionnels.

Si cela n'est pas possible, vous pouvez essayer d'utiliser des programmes de calcul en ligne spécialisés.

Pour réduire les pertes hydrauliques lors de la pression moyenne sur la plaque à clapets, l'installation des équipements de secours est réalisée avec une pente vers l'installation de la chaudière

Le réglage de la vanne dépend du type de structure de serrage. Les appareils à ressort ont un capuchon. La précompression du ressort se règle en le tournant. La précision de réglage de ces produits est élevée : +/- 0,2 atm.

Dans les dispositifs à levier, les ajustements sont effectués en augmentant la masse ou en déplaçant la charge.

Après 7 à 8 opérations dans le dispositif d'urgence installé, le ressort et la plaque s'usent, ce qui peut entraîner une rupture de l'étanchéité. Dans ce cas, il est conseillé de remplacer la vanne par une neuve.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Comment fonctionne une soupape de sécurité et en quoi consiste-t-elle :

Vanne de secours faisant partie d'un groupe de sécurité :

Plus d'informations sur le choix et l'installation de la soupape de sécurité optimale :

Une soupape de sécurité est un équipement simple et fiable qui protégera votre maison des urgences imprévues survenant dans les systèmes de chauffage. Pour ce faire, il suffit de choisir un appareil de haute qualité avec des paramètres appropriés, puis d'effectuer sa configuration et son installation appropriées.

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