Nouvelles

Nov 24, 2023

Certains concepteurs de systèmes hydroniques utilisent encore des configurations de tuyauterie problématiques

La définition d'Einstein de la folie était de faire la même chose encore et encore et

La définition d'Einstein de la folie était de faire la même chose encore et encore et d'attendre des résultats différents. Certains concepteurs de systèmes nord-américains s'accrochent à certaines configurations de tuyauterie du système, même si elles causent des problèmes.

La définition d'Einstein de la folie était de faire la même chose encore et encore et d'attendre des résultats différents.

Si c'est vrai, il y a des concepteurs de systèmes hydroniques "fous" en Amérique du Nord. Ils s'accrochent à certaines configurations de tuyauterie du système, même si les projets existants utilisant ces configurations ont causé des problèmes.

Une configuration de tuyauterie incorrecte que j'ai vue à plusieurs reprises pourrait être décrite comme un "morphing" de la tuyauterie primaire/secondaire et un système de distribution multizone classique de type en-tête. Je l'ai vu comme du matériel installé et dans des dessins CAO soigneusement préparés créés par des ingénieurs professionnels. La dernière interprétation de cette configuration de tuyauterie problématique est apparue dans un e-mail qui m'a été envoyé pour examen. L'erreur de tuyauterie à laquelle je fais référence est représentée parFigure 1.

Figure 1. Cette disposition de tuyauterie n'est ni un système primaire/secondaire ni un système multizone « de type collecteur ». Il n'est pas défini parmi les conceptions de tuyauterie hydronique éprouvées.

Cette disposition de tuyauterie n'est ni primaire/secondaire ni un système multizone "de type collecteur". Il n'est pas défini parmi les conceptions de tuyauterie hydronique éprouvées.

Ma théorie sur la façon dont cette disposition voyou se manifeste est que le concepteur commence à penser à la tuyauterie primaire/secondaire et pense donc qu'il a besoin d'une boucle primaire. La ou les sources de chaleur injecteront de la chaleur dans cette boucle et les circuits de charge en extrairont de la chaleur. Ainsi, le concepteur procède à l'esquisse de la boucle et place un circulateur de boucle primaire.

Ensuite, il est temps d'ajouter des circuits de charge. C'est là que la mémoire du concepteur revient aux circulateurs de zone soigneusement alignés le long d'un mur. Dans cet esprit, le concepteur connecte le côté alimentation de chaque circuit de zone à la partie supérieure de la boucle (en pensant qu'il s'agit d'un en-tête) et le côté retour de chaque circuit de zone à la partie inférieure de la boucle (en y pensant à nouveau comme un en-tête). Le fait que les "en-têtes" soient connectés à leurs extrémités ne semble pas avoir d'importance.

Comportement étrange: Un problème avec cette conception peut être envisagé si vous considérez les pressions dans la boucle primaire lorsque seul le circulateur de la boucle primaire fonctionne. Il y a une chute de pression entre la partie supérieure de la boucle, où le côté alimentation des circuits de charge se connecte, et la partie inférieure de la boucle, où le côté retour des circuits de charge se connecte. Ceci est illustré dansFigure 2.

Figure 2.Il y a une chute de pression entre la partie supérieure de la boucle, où le côté alimentation des circuits de charge se connecte, et la partie inférieure de la boucle, où le côté retour des circuits de charge se connecte.

Si seul le circulateur primaire fonctionnait, la différence de pression serait la plus élevée entre les points A et B en raison de la perte de charge le long du chemin de boucle le plus long. Il diminuerait jusqu'à une valeur minimale entre les points C et D. Cependant, le différentiel de pression à travers un circuit de charge donné à un moment donné sera également influencé par l'état marche/arrêt des circulateurs de charge et donc très variable. Pourtant, il est tout à fait possible et même probable que la différence de pression entre les points où commence et se termine un circuit de charge puisse être de plusieurs (psi).

Si la pression au point A est supérieure à la pression au point B, l'eau "veut" passer de A à B. Et, si rien ne bloque son chemin, l'eau s'écoulera de A à B. Il en résulte un apport de chaleur dans un circuit dans lequel le circulateur de zone est éteint et il n'y a pas besoin de chaleur. Appelez cela migration de chaleur, flux fantôme ou tout ce que vous voulez. Ce n'est pas censé se produire et les clients ont parfaitement le droit de se plaindre quand cela se produit.

Il est même possible que tous les circuits de zone aient un certain débit à travers eux alors qu'une seule zone demande réellement de la chaleur. Le débit se produirait dans n'importe quel circuit de charge où la résistance à l'ouverture vers l'avant de tout clapet anti-retour ou clapet anti-retour pondéré (qui est généralement de 0,3 à 0,5 psi) est inférieure à la différence de pression développée entre les côtés alimentation et retour de ce circuit.

Le taux de migration de chaleur indésirable dépend de la différence de pression entre l'alimentation et le retour de chaque circuit de zone et de la quantité de mélange de recirculation qui se produit. Ce dernier dépend du débit dans la boucle primaire par rapport aux débits dans les circuits de charge. Si le débit monte en flèche dans la boucle primaire - parce que quelqu'un pense que le débit de la boucle primaire doit être au moins égal à la somme des débits du circuit de charge (ce qui n'est pas vrai), alors il n'y aura pas de mélange de recirculation. Cependant, si le débit dans la boucle primaire est inférieur à la somme des débits du circuit de charge active, il y a certainement une recirculation quelque part. Pensez comme l'eau. Pourquoi l'eau devrait-elle retourner jusqu'à l'endroit où la ou les chaudières sont connectées à la boucle primaire si elle peut simplement faire un détour plus court et se retrouver à l'entrée d'un circulateur de zone ?

Si vous envisagez de construire un véritable système primaire/secondaire, chaque circuit de charge et chaque source de chaleur doivent être connectés à la boucle primaire à l'aide d'une paire de tés rapprochés. Ces tés isolent la dynamique de pression de chaque circulateur de celle des autres circulateurs du système. C'est ce qu'on appelle la séparation hydraulique.

Plus de problèmes : Le système illustré à la figure 1 représente fidèlement un dessin que j'ai reçu. Outre la disposition de la tuyauterie "morphée", il y a plusieurs autres détails qui devraient être préoccupants :

Il n'y a pas de clapets anti-retour dans les circuits de charge pour empêcher l'écoulement inverse lorsque certaines charges sont actives alors que d'autres ne le sont pas.

Il n'y a pas de vannes de purge dans les circuits de charge.

Il y a un clapet anti-retour à battant monté dans un tuyau vertical provenant de la chaudière. Les clapets anti-retour à battant ne doivent jamais être montés sur une tuyauterie verticale. Dans certaines conditions, le clapet à l'intérieur du clapet anti-retour peut "se bloquer" en position ouverte lorsque le débit s'arrête et se fermer brutalement lorsqu'un débit inverse suffisant se développe. Cela peut créer un fort effet de coup de bélier.

Les tés reliant les chaudières à la "boucle primaire" doivent être aussi rapprochés que possible. La chute de pression entre les tés plus largement séparés reliant chaque chaudière à la "boucle primaire" de la figure 1 induira un certain débit à travers une chaudière inactive. Cela augmente la perte de chaleur de l'enveloppe de la chaudière et crée des courants d'air convectifs qui aspirent la chaleur dans la cheminée.

Perdre la boucle : Les systèmes primaire/secondaire correctement conçus fonctionnent. Pourtant, à mon avis, il existe de meilleures options qui offrent les avantages de la séparation hydraulique de la tuyauterie primaire/secondaire, mais avec des configurations de tuyauterie plus simples et moins coûteuses. Un exemple est montré dansfigure 3.

Figure 3.Ce système relie les chaudières à un système collecteur qui mène à un séparateur hydraulique.

Ce système relie les chaudières à un système collecteur qui mène à un séparateur hydraulique. Les circuits de charge se connectent à des collecteurs courts/de taille généreuse quittant le côté droit du séparateur hydraulique. La séparation haute performance de l'air et de la saleté est assurée par le média coalescent à l'intérieur du séparateur hydraulique. Cela élimine le besoin de séparateurs d'air et de boues en tant que composants individuels.

En gardant les en-têtes courts et de taille généreuse, la chute de pression le long de ceux-ci est très faible. Ceci, combiné à la très faible chute de pression à travers le séparateur hydraulique, fournit une excellente séparation hydraulique de tous les circulateurs du système.

Ma suggestion est de dimensionner les en-têtes de sorte que la vitesse d'écoulement en leur sein ne dépasse pas 2 pieds par seconde lorsque les en-têtes fonctionnent au débit maximal.

Cette disposition de la tuyauterie élimine le "flux fantôme" et les éventuels problèmes de recirculation décrits précédemment. Il fournit également des températures d'alimentation égales à chacun des circuits de charge. Il supprime le circulateur de boucle primaire, et peut-être le plus important, il élimine le coût d'exploitation d'un circulateur de boucle primaire sur la durée de vie du système.

Alors s'il vous plaît, ne prouvez pas à plusieurs reprises qu'Einstein avait raison à propos de la folie. Si vous avez l'intention de construire un système primaire/secondaire, assurez-vous de connecter les circuits de charge à la boucle primaire avec des tés rapprochés et un circulateur primaire correctement dimensionné.

Si vous êtes ouvert aux approches qui offrent une meilleure valeur et de meilleures performances globales que les systèmes primaires/secondaires classiques, envisagez la configuration du séparateur hydraulique illustrée à la figure 3.

Cet article était initialement intitulé "Hydronic insanity" dans l'édition imprimée de janvier 2018 du Supply House Times.

Pour le pdf complet de cet article, lisez ici.

John Siegenthaler, PE, est ingénieur-conseil et directeur de Appropriate Designs à Holland Patent, NY. Son dernier manuel "Heating With Renewable Energy" sera publié en janvier 2016 par Cengage Publishing. Il montre comment utiliser la technologie hydronique moderne pour créer des systèmes alimentés par des sources de chaleur solaire thermique, de pompe à chaleur et de biomasse. Des informations supplémentaires sont disponibles sur www.hydronicpros.com.