Coup de bélier dans le système d'alimentation en eau et de chauffage : causes + mesures préventives

L'un des principaux problèmes lors du fonctionnement de systèmes autonomes de chauffage et d'approvisionnement en eau est la chute de pression.Les coups de bélier dans le système d'alimentation en eau et de chauffage de l'eau résultant de ce changement soudain peuvent causer de graves dommages. Il a besoin d'être prévenu, n'est-ce pas ?

Nous vous expliquerons comment prévenir le phénomène et neutraliser ses conséquences négatives, en garantissant un fonctionnement ininterrompu des circuits. Ici, vous apprendrez quelles méthodes sont utilisées pour éliminer les coups de bélier dans les systèmes qui transportent l'eau vers les robinets d'eau et les appareils de chauffage.

L'article présenté pour examen examine en détail la nature des coups de bélier. Des mesures préventives sont répertoriées pour éviter l'apparition d'une situation dangereuse. Pour une compréhension visuelle de ce sujet difficile, des diagrammes, des illustrations photographiques et des vidéos sont joints.

Qu’est-ce que le coup de bélier ?

Le coup de bélier est une augmentation de pression à court terme mais significative dans un système rempli de liquide. Ce phénomène se produit lorsqu'un écoulement de fluide entre en collision avec un obstacle qui apparaît sur son passage. Des exemples typiques de l'apparition de tels obstacles comprennent la fermeture soudaine des vannes d'arrêt, l'arrêt soudain de la pompe, le sas, etc.

Ayant rencontré un obstacle, l'écoulement de l'eau par inertie continue de s'écouler à la vitesse à laquelle elle se déplaçait avant l'apparition de l'obstacle.Les premières couches en contact avec l'obstacle sont compactées à la même vitesse du fait de l'arrivée des couches suivantes.

En raison de l'injection constante de nouvelles couches de flux, la pression augmente rapidement et le liquide « cherche » un moyen de vider sa partie afin de l'évacuer.

Une situation similaire se produit presque toujours lorsque le flux s'interrompt robinet à tournant sphérique ou une vanne. À première vue, le phénomène peut paraître inoffensif. C’est pourquoi de nombreux propriétaires n’y prêtent pas beaucoup d’attention.

Mais en fait, si les conditions préalables à un défaut imminent des tuyaux et des raccords sont découvertes, il vaut la peine de l'éliminer le plus rapidement possible. Après tout, en raison des coups de bélier, des fissures et des fissures apparaissent dans le système de chauffage, ainsi que des dommages matériels.

Ce problème grave peut être précédé de clics et de coups, ainsi que de bruits parasites dans les canalisations d'alimentation en eau, accompagnés d'un « grognement » caractéristique.

Le clic se produit principalement aux endroits où des tuyaux plus gros sont connectés à des tuyaux plus petits. L'eau qui passe le long de leurs parois intérieures rencontre un obstacle, certes incomplet, mais néanmoins un obstacle.

L'apparition régulière de coups de bélier affecte négativement le fonctionnement du système, réduisant considérablement sa durée de vie

En cas d'urgence, les personnes suivantes peuvent souffrir de l'effet de coup de bélier :

• équipement (l'étanchéité des canalisations est rompue et les appareils de chauffage sont détruits) ;
• propriété (l'eau s'écoulant d'un réseau endommagé inondera la maison et entraînera des dommages aux meubles) ;
• ménage (si une violation se produit dans le système de chauffage, il existe un risque de graves brûlures thermiques).

Selon les statistiques, la « part du lion » des pannes de pipelines, soit environ 60 %, est due à des coups de bélier. Le plus souvent, les conséquences négatives de cet effet peuvent être observées dans les canalisations usées et recouvertes de corrosion.

Les conséquences des chocs hydrodynamiques réguliers peuvent être imprévisibles, et la plus courante d'entre elles est une percée

Cela cause le plus de problèmes aux longs pipelines, par exemple lors de l'installation "sol chaud", le long des contours duquel circule un liquide chauffé à une certaine température.

Le degré de dommage dépend en grande partie de l'emplacement de l'obstacle : si c'est au début d'un long pipeline, l'augmentation de la pression sera insignifiante, mais si à la fin, elle sera beaucoup plus élevée.

Le plus souvent, l'effet se manifeste lorsque des tuyaux de différents diamètres ont été utilisés lors de la pose du système de chauffage. Si des tuyaux « de tailles différentes » ne sont pas ramenés à un « dénominateur » commun à l'aide d'adaptateurs, une augmentation de la pression dans le système de chauffage est inévitable. Dans cette situation, pour protéger le système, le circuit est équipé d'une vanne spéciale - un thermostat.

Causes des coups de bélier

La nature physique de ce phénomène réside dans la perte totale ou la réduction significative du débit des conduites d'eau, ce qui entraîne une augmentation de la pression du fluide dans le système.

Dans les maisons où les communications techniques étaient mal conçues et mal équipées, on entend souvent des tapotements et des clics caractéristiques dans le pipeline.

Ils sont une manifestation externe des coups de bélier et se produisent lorsque la circulation du fluide dans un système fermé s'arrête soudainement, puis son mouvement reprend également soudainement.

Les obstacles naturels aux pipelines sont souvent des poches d'air, des adaptateurs d'un diamètre plus grand à un diamètre plus petit ou des vannes d'arrêt installées.

Si un obstacle apparaît sur le trajet d'un écoulement d'eau se déplaçant à une certaine vitesse, sa vitesse de déplacement ralentit et le volume continue d'augmenter. Ne trouvant aucune issue, elle forme une vague inverse qui, entrant en collision avec le plan d'eau principal, augmente la pression dans le système. Parfois, elle peut atteindre un seuil de 20 Atm.

En raison de l'étroitesse de l'autoroute, le volume accumulé n'a nulle part où aller, mais une énergie puissante s'efforce toujours de trouver un débouché vers l'environnement extérieur. La force d'impact résultant d'une telle collision crée un risque de rupture de la canalisation, qui ne dispose pas d'une marge de sécurité suffisante.

Pour cette raison, pour équiper le système, il est nécessaire d'utiliser des conduites d'eau et de gaz sans soudure adaptées aux réseaux d'eau conformes à GOST 3262-75, ou des analogues métal-plastique sous pression fabriqués conformément à GOST 18599.

Sous l'effet permanent de l'énergie hydraulique, le pipeline lui-même et les éléments rigides du système commenceront progressivement ou rapidement à s'effondrer.

Les principaux facteurs qui provoquent l'apparition de coups de bélier dans les canalisations sont :

• interruptions de fonctionnement ou panne de la pompe de circulation ;
• présence d'air dans un circuit fermé du système ;
• des pannes de courant;
• en cas de fermeture brutale des vannes d'arrêt.

Une augmentation à court terme de la pression dans un circuit fermé due à l'injection de fluide au-dessus de la norme prescrite peut se produire si, lorsque la pompe est allumée, la roue commence à se déplacer à des vitesses élevées.

Récemment, lors de l'arrangement système de chauffage autonome Au lieu des anciennes vannes et robinets-vannes, on utilise de plus en plus de robinets à tournant sphérique dont la conception ne permet pas un fonctionnement en douceur.

Leur capacité à agir rapidement présente un inconvénient, car ils constituent l’une des causes les plus courantes de coups de bélier.

Si l'air n'est pas libéré du système lors du démarrage du système, lorsque le robinet à tournant sphérique s'ouvre, une collision de l'air avec un liquide pratiquement incompressible se produit

En termes de sécurité, les vannes à vis sont préférables car, grâce au déroulement progressif des boîtes d'essieux, elles assurent une ouverture/fermeture en douceur des vannes d'arrêt.

Une situation similaire se produit lorsque l'air n'est pas évacué du circuit avant le démarrage du système. Lorsque le robinet est ouvert, l'eau rencontre un bouchon d'air qui, dans un système fermé, agit comme une sorte d'amortisseur pneumatique.

Comment éviter le problème ?

Une protection adéquate du système de canalisations d’approvisionnement en eau contribuera à réduire l’intensité et à neutraliser l’influence de la surpression.

Les mécanismes de protection des systèmes autonomes contre les coups de bélier visent dans la plupart des cas à lisser la force d'écoulement de la masse d'eau

Pour éviter la création d'une surpression de nature ponctuelle et permanente, à la fois dans une section distincte du circuit et dans l'ensemble du système dans son ensemble, un certain nombre de mesures de base sont utilisées.

Option 1. Arrêt du système en douceur

Il s'agit de l'une des principales exigences lors du démarrage et de l'arrêt des systèmes de pipelines, qui est clairement indiquée dans les documents réglementaires.

Le fait est que l'énergie du choc hydraulique, due à l'élasticité des parois des canalisations, n'agit pas avec toute sa force en même temps. Grâce à la compensation des déformations élastiques, il est divisé en plusieurs intervalles de temps.

Par conséquent, avec la même force d’impact totale, la puissance d’impact à un certain moment sera considérablement réduite. Grâce à une mise en marche en douceur, le processus de montée en pression peut être prolongé dans le temps, minimisant ainsi les dommages importants au système.

Lors du choix des vannes d'arrêt, la préférence doit être donnée aux produits qui ont une période de coupure d'eau relativement longue

Des robinets, dont la conception prévoit un grand espace jusqu'à ce que l'eau soit coupée, sont installés au stade de l'installation de l'équipement.

Option 2. Application d'appareils automatiques

L'automatisation doit être configurée pour ajuster en douceur la pression statique dans le système. L'installation de pompes avec contrôle automatique de la vitesse ou d'unités à commande électronique équipées de convertisseurs de fréquence intégrés permet d'obtenir l'effet souhaité.

L'utilisation de systèmes automatiques vous permettra de contrôler le débit de liquide, ainsi que de lire les lectures de sa pression dans le pipeline

Les pompes équipées d'un contrôle automatique de la vitesse du moteur sont capables d'augmenter/diminuer en douceur la pression dans le système. Dans ce cas, le logiciel effectue simultanément deux tâches : surveille les changements de pression dans l'alimentation en eau et ajuste automatiquement la pression.

Méthodes pour une modernisation complète du système

Une modernisation complète du système implique l'installation d'équipements visant à neutraliser les effets des surpressions.

Méthode n°1. Application de compensateurs et d'amortisseurs

Amortisseurs et accumulateurs hydrauliques remplit simultanément trois fonctions : collecter le liquide, en éliminant son volume excédentaire du système, et aider également à prévenir les phénomènes indésirables.

Un dispositif de compensation, dont le rôle est joué par un accumulateur hydraulique, est installé dans le sens du mouvement de l'eau aux intervalles du circuit de chauffage où il existe une forte probabilité de fluctuations de pression dans le système.

Un accumulateur ou amortisseur hydraulique est un flacon en acier d'un volume allant jusqu'à 30 litres, comprenant deux sections séparées par une membrane en caoutchouc ou en caoutchouc.

Lorsqu'une surpression se produit dans le système, la colonne d'eau de la première section commence à exercer une pression sur la membrane de séparation, ce qui la fait se plier en direction de la chambre à air.

Lorsque la pression augmente, des chocs hydrauliques sont « déposés » dans le réservoir. En courbant la membrane en caoutchouc vers la chambre à air au moment où la colonne d'eau monte, on obtient l'effet d'une augmentation artificielle du volume du circuit.

Des tuyaux en caoutchouc renforcé résistant à la chaleur ou en plastique élastique sont utilisés comme dispositifs amortisseurs.

Le matériau élastique des dispositifs amortisseurs absorbe spontanément l'énergie du choc hydraulique là où la pression a atteint une valeur critique

Pour obtenir l'effet souhaité, il suffit d'utiliser un produit de 20 à 30 cm de long. Si le pipeline est long, la section de l'amortisseur est augmentée de 10 cm supplémentaires.

Méthode n°2.Installation d'une soupape de sécurité à membrane

Une soupape de sécurité de type diaphragme est placée sur une sortie de tuyau à proximité de la pompe pour libérer une quantité d'eau prédéterminée en cas de surpression.

La soupape de sécurité, équipée d'un joint rigide qui assure une fonction de libération rapide de la pression, est un fusible fiable pour le système autonome

Selon le fabricant et le type de modèle, la soupape de sécurité est actionnée soit par une commande électrique du contrôleur, soit par un dispositif pilote à action rapide.

L'appareil se déclenche lorsque la pression dépasse un niveau de sécurité, protégeant station de pompage lorsque l'équipement s'arrête brusquement. Au moment d'une montée en pression dangereuse, il s'ouvre complètement et lorsqu'il descend à un niveau normal, le régulateur se ferme lentement.

Méthode n°3. Equiper une vanne thermostatique d'un shunt

Le shunt est un tube étroit avec un jeu de 0,2 à 0,4 mm, installé dans le sens de circulation du liquide de refroidissement. La tâche principale de l'élément est de progressivement pression inférieure.

Un tube étroit, dont la plage de section transversale ne dépasse pas 0,2-0,4 mm, est placé du côté où le liquide pénètre dans le thermostat.

La méthode de contournement est utilisée lorsque disposition des systèmes autonomes, dont le pipeline est constitué uniquement de tuyaux neufs. Cela est dû au fait que la présence de rouille et de sédiments dans les vieilles canalisations peut réduire l'efficacité du shuntage à « non ». Pour cette raison, lors de l'utilisation d'un shunt à l'entrée du circuit de chauffage, il est recommandé d'installer des filtres à eau efficaces.

Méthode n°4. Utiliser un thermostat de super sécurité

Il s'agit d'une sorte de fusible qui surveille la pression dans le système et ne lui permet pas de fonctionner une fois que l'indicateur atteint un niveau critique. L'appareil est équipé d'un mécanisme à ressort situé entre la tête thermique et la vanne. Le mécanisme à ressort est déclenché par une surpression, empêchant la fermeture complète de la vanne.

Ces thermostats sont installés strictement dans le sens indiqué sur le boîtier.

Réaliser des travaux de prévention

En plus de respecter scrupuleusement les règles d'exploitation des pipelines, la mise en œuvre en temps opportun de mesures préventives permet de prévenir les accidents. Après tout, tous les processus du système d'alimentation en eau ou du circuit de chauffage sont interconnectés. Et le coup de bélier n'est que la dernière « goutte » destructrice qui peut entraîner des conséquences négatives dans le contexte d'un état technique insatisfaisant du système d'approvisionnement en eau.

Les vibrations des pipelines et les changements de pression contribuent à la formation de microfissures dans la structure métallique. Les défauts formés au fil du temps lors de l'apparition des coups de bélier apparaissent immédiatement dans les zones de contraintes internes accrues : joints mécaniques, coudes et cordons de soudure.

La prévention consiste à équilibrer le système de chauffage, qui est réalisé après l'achèvement de l'installation ou de la réparation du chauffage dans une maison privée.

L'ensemble principal des travaux réalisés en prévention :

• bilan de santé du groupe de sécurité: soupape de sécurité, purgeur d'air et manomètre ;
• vérifier périodiquement la pression derrière la membrane du vase d'expansion, et si des résultats insatisfaisants sont détectés, son ajustement ;
• tester le système pour détecter les fuites et vérifier le degré d'usure des tuyaux ;
• suivi de la position des vannesvannes d'arrêt et de contrôle des fuites ;
• vérifier régulièrement l'état des filtresqui retiennent le tartre, le sable et les particules de rouille ; si nécessaire, nettoyer et rincer les éléments ;

Prévention visant à maintenir le bon état de la plomberie et système de chauffage, comprend des types de travaux simples. Mais il ne faut pas les ignorer. Après tout, cela peut entraîner une perte de temps et d'argent importante pour des travaux de réparation à part entière.

Les mesures de protection énumérées sont plus efficaces si elles sont appliquées de manière globale. Mais grâce à une approche intégrée pour résoudre le problème, vous pourrez neutraliser les conséquences négatives et ainsi prolonger la durée de vie du système.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo n°1. Coup de bélier, comment ça se passe :

Vidéo n°2. Test de l'efficacité de l'amortisseur :

Les coups de bélier dans un système d’approvisionnement en eau sont un phénomène courant qui peut causer de graves dommages. Et votre tâche est de résoudre le problème le plus rapidement possible. Après tout, si la situation se répète, les éléments du système tomberont bientôt en panne. Et les réparations ultérieures coûteront beaucoup plus cher.

Veuillez poser des questions et écrire des commentaires dans le bloc ci-dessous. Nous attendons vos histoires sur la façon dont vous avez enregistré un coup de bélier dans le système ou remarqué ses conséquences. Je suis intéressé par votre avis sur les informations présentées.