Vase d'expansion pour l'alimentation en eau : sélection, conception, installation et raccordement

Un système d'approvisionnement en eau autonome, qui alimente indépendamment en eau les points de distribution comme dans un appartement en ville, a depuis longtemps cessé d'être une curiosité.C'est la norme de la vie à la campagne, qui nécessite simplement d'être correctement conçue, assemblée et équipée d'équipements capables de démarrer et d'arrêter le système au fur et à mesure de l'utilisation des robinets.

Le fonctionnement stable d'un réseau indépendant sera assuré par un vase d'expansion pour l'approvisionnement en eau. Il protégera contre les coups de bélier, prolongera considérablement la durée de vie des équipements de pompage, garantira un remplissage régulier du système avec de l'eau et éliminera le besoin de le transporter dans des seaux.

Nous avons le plaisir de vous présenter les caractéristiques de l'appareil et le principe de fonctionnement de l'accumulateur hydraulique. Nous décrivons soigneusement les règles de choix d'un réservoir à membrane, les spécificités d'installation et de raccordement. Nous avons complété les informations proposées à l'examen par des illustrations, des diagrammes et des didacticiels vidéo utiles.

Caractéristiques des vases d'expansion fermés

Réservoir hydraulique (ou accumulateur hydraulique, vase d'expansion) est un récipient scellé en métal qui sert à maintenir une pression stable dans l'alimentation en eau et à créer des réserves d'eau de volumes variables.

À première vue, le choix et l'installation de cet appareil ne devraient pas poser de difficultés - dans n'importe quelle boutique en ligne, vous pouvez voir de nombreux modèles qui ne diffèrent que légèrement par la forme et le volume, mais ne diffèrent pas de manière significative par leurs fonctionnalités.

Ce n'est pas du tout comme ça. Il existe de nombreuses nuances dans la conception du vase d'expansion et le principe de son fonctionnement.

Caractéristiques de l'appareil et conception

Différents modèles de vases d'expansion peuvent avoir des restrictions quant à la méthode d'utilisation - certains sont conçus uniquement pour travailler avec de l'eau de traitement, d'autres peuvent être utilisés pour l'eau potable.

De par leur conception, les accumulateurs hydrauliques sont divisés en :

• réservoirs avec ampoule remplaçable ;
• récipients à membrane fixe;
• réservoirs hydrauliques sans membrane.

D'un côté du réservoir à membrane amovible (pour un réservoir avec raccordement par le bas - en bas) se trouve une bride filetée spéciale à laquelle est fixée l'ampoule. Au verso se trouve un mamelon pour pomper ou purger de l'air ou du gaz. Il est conçu pour être connecté à une pompe de voiture ordinaire.

Dans un réservoir doté d'une ampoule remplaçable, l'eau est pompée dans la membrane sans entrer en contact avec la surface métallique. La membrane est remplacée en dévissant la bride maintenue en place par les boulons. Dans les grands récipients, pour stabiliser le remplissage, la paroi arrière de la membrane est en outre fixée au mamelon.

La durée de vie de l'ampoule amovible dépend du réglage de la pression d'air dans le compartiment à gaz de l'accumulateur. Parfois, pour créer une plus grande réserve d’eau, l’utilisateur réduit la quantité d’air et augmente la quantité d’eau dans l’ampoule. La membrane touche alors la paroi du réservoir, provoquant une abrasion rapide.

L'espace interne du réservoir à membrane fixe est divisé en deux compartiments. L’un contient du gaz (air), l’autre contient de l’eau. La surface intérieure d'un tel réservoir est recouverte d'une peinture résistante à l'humidité.

Le plus souvent, les réservoirs à membrane fixe sont utilisés pour les systèmes de chauffage. La membrane étant un élément qui tombe en panne beaucoup plus rapidement, la durée de vie d'un tel réservoir est plus courte que celle des appareils à ampoule amovible

Il existe également des réservoirs hydrauliques sans membrane. Les compartiments pour l'eau et l'air ne sont en aucun cas séparés. Le principe de leur fonctionnement repose également sur la pression mutuelle de l'eau et de l'air, mais avec une telle interaction ouverte, les deux substances se mélangent.

L'avantage de tels dispositifs est l'absence de membrane ou de bulbe, qui constituent le maillon faible des accumulateurs hydrauliques classiques.

Extérieurement, les vases d'expansion ne peuvent être divisés qu'en modèles horizontaux et verticaux, mais leurs paramètres de fonctionnement peuvent être très différents

La diffusion de l'eau et de l'air oblige à entretenir les réservoirs assez souvent. Environ une fois par saison, vous devez pomper de l'air, qui se mélange progressivement à l'eau. Une diminution significative du volume d'air, même à pression normale dans le réservoir, entraîne un démarrage fréquent de la pompe.

Les accumulateurs hydrauliques dans les systèmes d'alimentation en eau réduisent le risque de coup de bélier, protègent les pompes des démarrages trop fréquents, vous permettent de créer une alimentation en eau et de maintenir la pression dans le circuit

Principe de fonctionnement d'un accumulateur hydraulique

Fermé réservoirs hydrauliques pour l'approvisionnement en eau Ils fonctionnent selon le schéma suivant : la pompe alimente l'ampoule en eau en la remplissant progressivement, la membrane augmente et l'air qui se trouve entre l'ampoule et le corps métallique est comprimé.

Plus l’eau pénètre dans la poire, plus elle exerce une pression sur l’air qui, à son tour, tend à la pousser hors du récipient. En conséquence, la pression dans le réservoir augmente, ce qui provoque l'arrêt de la pompe.

Pendant un certain temps, lorsque l'eau circule dans le système, l'air comprimé maintient la pression. Il pousse l'eau dans l'approvisionnement en eau.Lorsque sa quantité dans la membrane diminue tellement que la pression chute jusqu'à la limite inférieure, le relais est activé, remettant en marche la pompe.

Dans le réservoir hydraulique, il y a une interaction constante d'eau et de gaz, séparés l'un de l'autre par une membrane en caoutchouc. Le volume de liquide à l'intérieur de l'appareil est régulé par la quantité de gaz (sa pression) (+)

Classement par domaine d'application

Les réservoirs pour l'approvisionnement en eau et pour le système de chauffage ne doivent pas être confondus. Lors du choix, vous devez donc connaître leur objectif. Pour une identification claire, les fabricants peignent les accumulateurs hydrauliques pour le chauffage en rouge et pour l'alimentation en eau en bleu.

Cependant, certains n'adhèrent pas à ces marquages, de sorte que les données suivantes peuvent servir de caractéristique distinctive des appareils :

• pour l'alimentation en eau, la température maximale d'utilisation de l'accumulateur hydraulique pourra atteindre 70 °C, la pression admissible peut atteindre 10 bars ;
• les appareils destinés aux installations de chauffage peuvent résister à des températures allant jusqu'à +120 °C ; la pression de service du vase d'expansion n'est souvent pas supérieure à 1,5 bar.

Tous les paramètres les plus importants sont indiqués sur le capuchon décoratif (plaque signalétique) qui recouvre le mamelon.

Un dispositif destiné à un système de chauffage sert de réservoir supplémentaire, permettant au liquide de refroidissement de se dilater librement lorsqu'il est chauffé. Sans cela, le système est voué à la destruction

La liste des fonctions qu'un réservoir hydraulique remplit dans un système d'alimentation en eau froide est beaucoup plus large :

• Maintenir une pression uniforme et constante dans l’approvisionnement en eau. Grâce à la pression de l'air, la pression est maintenue pendant un certain temps même lorsque la pompe est éteinte, jusqu'à ce qu'elle retombe au minimum réglé et que la pompe recommence à fonctionner.Ainsi, la pression dans le système est maintenue même lorsque plusieurs appareils de plomberie sont utilisés simultanément.
• Protection contre l'usure des équipements de pompage. Les réserves d'eau contenues dans le réservoir permettent d'utiliser l'approvisionnement en eau pendant un certain temps sans allumer la pompe. Cela réduit le nombre de fonctionnements de la pompe par unité de temps et prolonge son fonctionnement.
• Protection contre les coups de bélier. Une forte augmentation de pression dans l'alimentation en eau lorsque la pompe est allumée peut atteindre 10 atmosphères ou plus, ce qui affecte négativement tous les éléments du système. Le réservoir à membrane encaisse le choc, égalisant la pression.
• Création de réserves d'eau. En cas de panne de courant, le système d’approvisionnement en eau continue à fournir de l’eau pendant un certain temps, même si ce n’est que pour une courte période.

Pour la tuyauterie du chauffe-eau, on utilise des vases d'expansion capables de résister à des températures élevées.

Matériaux pour équipements hydropneumatiques

La membrane du vase d'expansion est constituée de différents matériaux qui peuvent résister à différentes plages de température pendant le fonctionnement.

Les éléments suivants sont utilisés dans les accumulateurs hydrauliques :

• Caoutchouc naturel - NATUREL. Le matériau peut entrer en contact avec l’eau potable et est utilisé pour accumuler de l’eau froide. Au fil du temps, de l’eau peut commencer à s’écouler. Résiste à des températures de -10 à 50 °C au-dessus de zéro.
• Caoutchouc butyle synthétique - BUTYL. Le plus universel, étanche, utilisé pour les stations d’approvisionnement en eau, adapté à l’eau potable. La température de fonctionnement peut varier de -10 à 100 °C.
• Caoutchouc synthétique à base d'éthylène propylène - EPDM. Plus perméable que le précédent, il peut entrer en contact avec l'eau potable. La plage de température autorisée est de -10 à 100 °C.
• Le caoutchouc SBR est utilisé uniquement pour les eaux de traitement. La température de fonctionnement est la même que celle des marques précédentes.

Pour organiser l'approvisionnement en eau froide, il est nécessaire de choisir des réservoirs dotés d'un bulbe en caoutchouc de qualité alimentaire aux propriétés élastiques améliorées, qui absorberont mieux les coups de bélier et maintiendront une pression d'eau stable dans le système.

Le corps du réservoir est le plus souvent en acier allié, résistant à la corrosion, recouvert extérieurement de peinture et de vernis. Vous pouvez également trouver en vente des récipients en acier inoxydable, très durables, mais aussi coûteux.

Calcul du volume du réservoir avant de choisir

Des réservoirs d'une capacité de 24 à 1000 litres sont disponibles à la vente. Le choix sera déterminé par des calculs dont le résultat devra être arrondi. Lors du choix d'un réservoir avec membrane amovible, n'oubliez pas que le volume d'eau occupe 30 % du volume total du réservoir, c'est-à-dire que dans un réservoir de 100 litres, l'approvisionnement en eau sera d'environ 30 litres.

Le tableau montre la relation entre les paramètres de pression d'air dans le compartiment à gaz de l'accumulateur avec les réglages du relais et la taille du réservoir (+)

La particularité des petits réservoirs est qu'ils ne disposent souvent pas de vanne pour purger l'air de la poire en caoutchouc. Cela peut créer des désagréments pendant le fonctionnement. Les grands récipients sont équipés d'une telle vanne et, en plus de créer une plus grande réserve d'eau, ils sont mieux à même de maintenir une pression stable dans le système.

Le calcul du volume total d'un réservoir hydraulique pour une alimentation en eau de type fermé est calculé à l'aide de la formule suivante :

Vt=K*Amax*((1+Pmax)*(1+Pmin))/(Pmax-Pmin)*(1+Paire),

Où:

• Vt est le volume total du réservoir hydraulique ;
• Amax – consommation d'eau maximale possible par minute, litre ;
• K – coefficient (voir tableau), en fonction de la puissance de la pompe ;
• P._maximum – réglages des relais lorsque l'équipement est éteint, barre ;
• P._min – réglages des relais au démarrage de l'équipement, barre ;
• P._air. – pression dans le réservoir hydraulique (dans sa cavité de gaz), bar.

Le coefficient K peut être déterminé à partir du tableau suivant :

Tableau du coefficient K, en fonction de la puissance de la pompe, pour calculer le volume total d'un réservoir hydraulique fermé pour l'alimentation en eau

Certains fabricants calculent également différemment le volume du réservoir hydraulique :

La société Gilex, qui produit une vaste gamme d'équipements pour les systèmes d'approvisionnement en eau et de chauffage, propose une autre formule pour déterminer expressement le volume d'un réservoir hydraulique.

Orientation horizontale et verticale

Le choix entre un réservoir vertical et horizontal dépend des caractéristiques de la pièce. Si la pièce est petite ou si le volume du conteneur est impressionnant, alors pour ne pas prendre beaucoup de place, installez un conteneur vertical.

Le réservoir horizontal a une capacité inférieure, peut être accroché au mur et servir également de support pour l'installation d'une pompe de surface. Des fixations spéciales sont fournies pour son installation. Les grands réservoirs sont produits uniquement dans une conception verticale et sont installés sur pieds.

En résumant tout ce qui précède, on peut noter que le choix d'un accumulateur hydraulique doit se faire entre les propriétés distinctives suivantes :

• pression de fonctionnement ;
• pays du fabricant ;
• volume plus ou moins grand ;
• membrane en caoutchouc remplaçable ou non ;
• membrane pour eau industrielle ou potable;
• Matériau du boîtier : acier inoxydable ou émaillé.

Pour éviter des difficultés liées au remplacement des composants à l'avenir, il est préférable de choisir les modèles d'appareils les plus populaires. Les ampoules en caoutchouc sont toujours disponibles à la vente gratuite ; si vous avez besoin d’un remplacement urgent, vous n’aurez pas à attendre longtemps pour la livraison.

Schémas de connexion pour réservoirs hydrauliques

Pour système d'eau chaude installation d'un vase d'expansion effectué sur la section de la conduite de circulation, la conduite d'aspiration de la pompe, la plus proche du chauffe-eau.

Le réservoir est équipé de :

• manomètre, soupape de sécurité, purgeur d'air - groupe de sécurité ;
• vanne d'arrêt avec un dispositif qui empêche une fermeture accidentelle.

Dans un système d'alimentation en eau où un équipement de chauffage de l'eau est présent, l'appareil assume les fonctions d'un vase d'expansion.

Schéma d'installation dans le système d'eau chaude : 1 – réservoir hydraulique ; 2 – soupape de sécurité ; 3 – matériel de pompage ; 4 – élément filtrant ; 5 – clapet anti-retour ; 6 – vanne d'arrêt

Dans le système HT, la règle principale lorsque installation d'un accumulateur hydraulique — installation en début de tuyauterie, plus près de la pompe.

Le schéma de connexion doit comprendre :

• clapet anti-retour et robinet d'arrêt ;
• groupe de sécurité.

Les schémas de connexion peuvent être très différents. Le réservoir hydraulique connecté normalise le fonctionnement de l'équipement, réduisant le nombre de démarrages de la pompe par unité de temps et prolongeant ainsi sa durée de vie.

Schéma d'installation dans un système d'eau froide avec puits : 1 – réservoir ; 2 – clapet anti-retour ; 3 – vanne d'arrêt ; 4 – relais pour régulation de pression ; 5 – dispositif de contrôle de l'équipement de pompage ; 6 – groupe de sécurité

Dans un schéma avec un coup de pouce station de pompage une des pompes fonctionne en permanence. Ce système est installé pour les maisons ou les bâtiments à forte consommation d'eau. Le réservoir hydraulique sert ici à neutraliser les coups de bélier, et pour accumuler de l'eau, un récipient du plus grand volume possible est installé.

Installation d'un vase d'expansion

Avant de commencer les travaux, vérifiez que l'accumulateur hydraulique n'est pas endommagé.L'appareil est installé dans une pièce insonorisée à des températures supérieures à zéro. Afin d'avoir accès au robinet de vidange, aux vannes d'arrêt, etc., la distance entre le réservoir et le plafond et les murs est laissée à au moins 0,6 m.

Il faut également prévoir la possibilité de remplir le réservoir et de vidanger l'eau de la pièce. Les fixations et l'emplacement d'installation doivent pouvoir résister à un remplissage à 100 % du conteneur.

Pour les vases d'expansion d'un volume allant jusqu'à 30 litres, un support mural est utilisé; les grands conteneurs sont installés sur pieds

L'accumulateur hydraulique ne doit pas être soumis à des charges mécaniques et statiques ; il n'est pas souhaitable de laisser les tuyaux et les ensembles l'impacter. Le réservoir est vissé au sol à l'aide de joints en caoutchouc. Un clapet anti-retour et un robinet de vidange sont installés à l'entrée du réservoir hydraulique.

Les étapes énumérées étaient nécessaires pour installer la tuyauterie de l'accumulateur hydraulique, qui a été réalisée sur la surface diurne. Pour d'autres actions, vous devez vous déplacer vers le caisson.

Après le montage final du système, il ne reste plus qu'à effectuer des tests de contrôle et démarrer le circuit d'alimentation en eau.

Caractéristiques de réglage de l'accumulateur hydraulique

Les vases d'expansion pour l'alimentation en eau sont vendus avec les réglages standard du fabricant - souvent la pression dans le compartiment d'air est déjà réglée à 1,5 bar.La pression admissible est toujours indiquée sur l'étiquette et le fabricant ne recommande pas de s'écarter des paramètres spécifiés, notamment dans le sens de son augmentation.

Avant de procéder au réglage, le système est déconnecté de l'alimentation électrique et les vannes d'arrêt sont fermées. Le réservoir à membrane est complètement vidé en vidant l'eau - un indicateur de pression précis ne peut être mesuré que lorsque le compartiment d'eau est vide.

Ensuite, les relevés de pression sont effectués à l'aide d'un manomètre précis. Pour ce faire, retirez le capuchon décoratif de la bobine et apportez l'appareil. Si la pression diffère de celle requise, elle est mise en conformité en pompant ou en purgeant l'excès d'air.

Étant donné que le fabricant s'oppose aux écarts par rapport aux valeurs de pression recommandées, il est nécessaire de sélectionner dès la conception un équipement approprié dont les paramètres ne seront pas en conflit les uns avec les autres.

Lors du réglage de la pression dans le compartiment gaz du réservoir, le fabricant le remplit d'un gaz inerte, par exemple de l'azote sec. Cela empêche la corrosion de la surface intérieure. Par conséquent, il est également recommandé aux utilisateurs d’utiliser de l’azote technique pour augmenter la pression.

Réglage de la pression du réservoir dans le système d'alimentation en eau

La pression dans un réservoir fermé est toujours réglée légèrement inférieure (de 10 %) au niveau de pression lors du démarrage de la pompe. En ajustant la pression dans l'appareil, vous pouvez régler la pression de l'eau. Plus la pression du gaz dans le réservoir hydraulique est faible (mais pas inférieure à 1 bar), plus il contiendra d'eau.

Dans ce cas, la pression deviendra inégale : forte lorsque le réservoir est plein et de plus en plus faible lorsqu’il est vide. Pour garantir un débit d'eau fort et régulier, réglez la pression dans la chambre avec de l'air ou du gaz à 1,5 bar près.

La pression de l'eau dans l'alimentation en eau est réglée à l'aide d'un relais. Lors du réglage de la pression dans la chambre d'expansion, ces valeurs doivent être prises en compte

Réglage du réservoir hydraulique dans la garniture du chauffe-eau

Le vase d'expansion, qui sert à l'approvisionnement en eau chaude, ne doit initialement pas contenir d'eau. La pression dans l'appareil est réglée à une valeur supérieure de 0,2 au seuil supérieur d'arrêt de la pompe.

Par exemple, si le relais est configuré pour éteindre l'équipement à une pression de 4 bars, alors la pression dans le compartiment gaz du vase d'expansion doit être réglée à 4,2 bars.

Installé dans la tuyauterie du chauffe-eau, le réservoir ne sert pas à maintenir la pression. Il est conçu pour compenser la dilatation lorsque l’eau est chauffée. Si vous réglez la pression à une valeur inférieure, il y aura toujours de l'eau dans le réservoir.

Règles d'entretien des réservoirs hydrauliques

Une inspection de routine du vase d'expansion consiste à vérifier la pression dans le compartiment gaz. Il est également nécessaire d'inspecter les vannes, les vannes d'arrêt, l'évent, de vérifier le fonctionnement du manomètre et pressostat d'eau. Pour garantir l'intégrité du réservoir, une inspection externe est effectuée.

Lors de la maintenance préventive, la pression dans le réservoir hydraulique doit être mesurée et ajustée si nécessaire.

Malgré la simplicité de l'appareil, les vases d'expansion pour l'approvisionnement en eau ne durent toujours pas éternellement et peuvent se briser. Les causes typiques sont la rupture de la membrane ou la perte d'air à travers le mamelon. Les signes de pannes peuvent être déterminés par le fonctionnement fréquent de la pompe et l'apparition de bruit dans le système d'alimentation en eau. Comprendre le fonctionnement de votre accumulateur est la première étape vers un entretien et un dépannage appropriés.

Installation d'un réservoir hydraulique de type ouvert

Un appareil de type ouvert est de moins en moins utilisé, car il nécessite une intervention constante de l'utilisateur dans son fonctionnement. Un vase d'expansion ouvert est un récipient non scellé qui sert à former pression dans l'alimentation en eau, stockage d'eau, et sert également de chambre d'expansion.

Sont raccordés au réservoir : un robinet de vidange, des tuyaux pour les tuyaux de recirculation et d'alimentation, un tuyau de contrôle et de trop-plein.

Le réservoir est installé au-dessus du point de plomberie le plus élevé, par exemple dans le grenier, l'eau pénètre dans le système par gravité. Chaque mètre que l'appareil s'élève augmente la pression dans l'alimentation en eau de 0,1 atmosphère.

Pour automatiser le processus d'approvisionnement en eau, le réservoir est équipé d'un interrupteur à flotteur et un relais automatique est installé pour allumer et éteindre la pompe.

Le conteneur est monté dans une pièce à l'abri du gel, recouvert d'un couvercle pour empêcher la poussière et les débris, et les murs sont enveloppés de laine minérale ou d'un autre isolant.

Ce mode d'organisation de l'approvisionnement en eau nécessite un suivi régulier de la part de l'utilisateur, sinon l'eau risque de geler à des températures inférieures à zéro (si la pièce n'est pas chauffée). Le liquide s'évaporera, vous devrez donc constamment l'ajouter.

De plus, un tel conteneur est encombrant et peu esthétique, il nécessite un grenier dans la maison. Mais le principal inconvénient de l'appareil est que le réservoir n'est pas conçu pour fonctionner dans des conditions de pression d'eau élevée dans le système.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo n°1. Tout sur les vases d'expansion - classification, fonction, réglage et signes de problèmes :

Vidéo n°2. Un fonctionnement incorrect de la station de pompage est souvent associé à des dysfonctionnements de l'accumulateur hydraulique :

Vidéo n°3. Nuances du choix des réservoirs hydrauliques pour l'approvisionnement en eau :

Même au stade de la planification et du développement d'un système d'approvisionnement en eau, il est nécessaire de réfléchir à tous les points fondamentaux et de calculer tous les paramètres. Si vous n'êtes pas sûr de l'infaillibilité de vos calculs et du bon choix d'un réservoir hydraulique pour l'alimentation en eau, il est préférable de contacter des spécialistes.

La plupart des entreprises qui vendent du matériel professionnel proposent des consultations ou même effectuent des calculs gratuitement. Cela permettra d’éviter des erreurs et des dépenses inutiles.

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