Nous vous proposons une méthode simple pour déterminer ou contrôler le volume de son vase d'expansion chauffage. En effet, nos clients nous demandent souvent si le vase d'expansion prévu pour leur installation ou en place est suffisant.
Tout d'abord pour rappel, l'eau se dilate en se réchauffant, créant un accroissement de pression dans un circuit fermé de chauffage. Il faut donc placer sur le circuit de chauffage un dispositif, le vase d'expansion, capable d'absorber les variations (la dilatation) du volume de l'eau pour éviter une trop grande variation de la pression, voir une détérioration du circuit, tout en le maintenant étanche, contrairement à une soupape de sécurité qui elle déleste l'installation en laissant le fluide surcomprimé s'échapper.
Le vase d'expansion se place en théorie sur le retour du circuit de chauffage. Le volume du vase dépend de la température d'eau maximale d'utilisation (facteur de dilatation de l'eau), du volume d'eau dans l'installation, et des pressions d'utilisation du vase.
Sa pression de gonflage dépend de la hauteur d'eau de l'installation, ou surtout dans l'habitat individuel, de la pression minimale de fonctionnement de la chaudière. A noter que la pression de gonflage d'un vase se fait obligatoirement vase déconnecter de l'installation et purger !
Dimensionnement vase d'expansion chauffage
La formule de dimensionnement d'un vase d'expansion chauffage est la suivante :(1 + Pf) . (1 + Pr)
Vvase = Vexpansion . _________________
(1 + Pg) . (Pf - Pr)
(1 + Pg) . (Pf - Pr)
Avec
- Vexpansion = volume d'expansion de l'installation = Vtotal x C
- Vtotal = contenance en eau de l'installation : si on ne connait pas Vtotal, se référer au tableau suivant :
- Pg = pression de gonflage : elle dépend de la hauteur d'eau de l'installation allant du point le plus bas ou point le plus haut (à raison de 0,1 bar par mètre de hauteur d'eau), ou de la valeur minimale d'utilisation de l'installation (soit en général environ 0,8 à 1 bar).
- Pf = pression finale du vase fixée à 90% de la pression maximal du circuit de chauffage, soit couramment 2,7 bars, les soupapes de sécurité étant tarées à 3 bars).
- Pr = pression de remplissage prise par défaut à 0,2 bar au-dessus de la pression de gonflage.
Exemple : pour une maison avec une installation d'environ 18kW de puissance en radiateurs "panneau acier" (départ maxi 70°C), 2 étages de 2,50m.
Vexpansion = 14 x 18 x 0.023 = 5,8
Pg = 0,1 x (2,5 + 1) = 0,35 bar (on considère que la hauteur maxi des radiateurs du 2ème étage est située à 1m du sol)
Pf = 2,7 bars
Pr = 0,55 bar
Vvase = 5.8 x [ (1 + 2.7) x (1 + 0.55) ] / [ (1 + 0.35) x (2.7 - 0.55) ] = 11,46L
On choisira donc à minima un vase d'environ 12L. A noter que les chaudières gaz résidentielles sont généralement équipées à minima d'un vase d'environ 18L, bien souvent largement suffisant pour les besoins des logements.
Pour un vase d'expansion sanitaire, le calcul est légèrement différent. Cette formule ne tient pas compte d'une éventuellement différence de hauteur entre le groupe de sécurité et le vase d'expansion, on va dire négligeable en général dans une installation domestique et qui sera compensé avec une marge de sécurité :
(Pm +1) . (Pres + 1)
Vvase = Vexpansion . _______________________
(Pg + 1) (Pm - Pres)
Avec
Exemple : avec un ballon d'eau chaude (ex. chauffe-eau électrique) de 200L chauffé au maximum à 60°C. Groupe de sécurité taré à 7 bar. Pression après réducteur 4 bar.
On se rend compte aussi avec ce calcul de l'importance du réducteur de pression. Car si la pression d'eau délivrée au logement n'était plus de 4 bar mais simplement de 1 bar de plus (5 bar), le vase nécessaire pour éviter de gaspiller de l'eau lors de la chauffe du ballon serait alors de 56L avec un pré-gonflage à 3 bars !
A savoir qu'il existe aussi une méthode empirique pour le volume minimal théorique du vase d'expansion, calculé sur la base de la loi de Boyle (le produit de la pression de gaz et du volume de gaz reste constant). Ainsi la norme européenne NBN EN 806-2 prévoit une valeur minimale de 4% du volume du ballon. Dans le calcul précédent, nous aurions donc 0.04 x 200L = 8L sachant qu'il faut quand même mieux retenir par sécurité la valeur maximale des 2 calculs, donc les 18L.
Dimensionnement vase d'expansion sanitaire
Attention : il ne faut pas confondre le vase d'expansion chauffage avec le vase d'expansion sanitaire !Pour un vase d'expansion sanitaire, le calcul est légèrement différent. Cette formule ne tient pas compte d'une éventuellement différence de hauteur entre le groupe de sécurité et le vase d'expansion, on va dire négligeable en général dans une installation domestique et qui sera compensé avec une marge de sécurité :
(Pm +1) . (Pres + 1)
Vvase = Vexpansion . _______________________
(Pg + 1) (Pm - Pres)
Avec
- Pm = pression maximale du vase en fin de dilatation en bar : on prend en général la pression d'ouverture du groupe de sécurité (7 ou 10 bars en domestique) avec une pression maximale dans le vase de 10 à 20 % inférieure à la pression d'ouverture du groupe de sécurité (Pm = 0.8 x Pgroupe).
- Pres = pression du réseau de distribution : généralement autour de 4 bar à l'aide d'un réducteur de pression.
- Pg = pression de pré-gonflage du vase en bar (généralement 3 bars).
Exemple : avec un ballon d'eau chaude (ex. chauffe-eau électrique) de 200L chauffé au maximum à 60°C. Groupe de sécurité taré à 7 bar. Pression après réducteur 4 bar.
Vexpansion = 200 x 0.017 = 3,4L
Pg = 3 bar
Pm = 7 bar x 0.8 = 5.6 bar
Vvase = 3.4 x [ (5.6 + 1) x (4 + 1) / ( (3 + 1) x (5.6 - 4) ] = 17,53L
On pourra donc choisir un vase d'expansion sanitaire standard de 18L.Pg = 3 bar
Pm = 7 bar x 0.8 = 5.6 bar
Vvase = 3.4 x [ (5.6 + 1) x (4 + 1) / ( (3 + 1) x (5.6 - 4) ] = 17,53L
On se rend compte aussi avec ce calcul de l'importance du réducteur de pression. Car si la pression d'eau délivrée au logement n'était plus de 4 bar mais simplement de 1 bar de plus (5 bar), le vase nécessaire pour éviter de gaspiller de l'eau lors de la chauffe du ballon serait alors de 56L avec un pré-gonflage à 3 bars !
A savoir qu'il existe aussi une méthode empirique pour le volume minimal théorique du vase d'expansion, calculé sur la base de la loi de Boyle (le produit de la pression de gaz et du volume de gaz reste constant). Ainsi la norme européenne NBN EN 806-2 prévoit une valeur minimale de 4% du volume du ballon. Dans le calcul précédent, nous aurions donc 0.04 x 200L = 8L sachant qu'il faut quand même mieux retenir par sécurité la valeur maximale des 2 calculs, donc les 18L.
