Les réseaux bouclés Bouclage ou antenne

Réseau ECS = 2 réseaux en 1La distribution d’eau chaude sanitaireboucle 1 boucle 2 boucle 3 boucle 4AllerRetourCollecteur AllerProductionPompe10 °CCollecteur RetourUn réseau servant à délivrer l’eau à l’usagerUn réseau servant à faire circuler l’eauAQUAf luence 26 novembre 200895/204Réseau bouclé ECS = 2 réseaux en 1Un réseau servant à délivrer l’eau à l’usager :Dimensionné en fonction du nombre et du type de points d'usage raccordéEn général de plus gros diamètre que le réseau retourUn réseau servant à faire circuler l’eau :Conçu initialement pour une raison de confort (moins de temps d'attente)A pour deuxième but de permettre un maintien en température de l'ensemble duréseau (pour maîtriser le risque de développements microbiologiques)En général de diamètre plus faible que le réseau aller (traditionnellementdimensionné à deux DN en dessous du réseau aller : exemple si aller est en aciergalva de 50/60, le réseau retour sera en 33/42)AQUAf luence 26 novembre 200896/204

La distribution d’eau chaude sanitairedébits et vitesses de circulationboucle 1 boucle 2 boucle 3 boucle 4127 L/h0,18 m/s85 L/h0,13 m/s25 L/h0,04 m/s3 L/h0,006 m/sCollecteur AllerProduction10 °CPompe240 L/hCollecteur RetourBouclesfavoriséesAQUAf luence 26 novembre 2008Bouclesdéfavorisées97/204La distribution d’eau chaude sanitaire55-60°C50-55°C40-50°CTempératures observées sur un réseaudéséquilibré sans puisageboucle 1 boucle 2 boucle 3 boucle 430-40°C20-30°C127 L/h 85 L/h 25 L/h 3 L/hCollecteur AllerProduction240 L/hPompeCollecteur RetourAQUAf luence 26 novembre 200898/204

La distribution d’eau chaude sanitaire55-60°C50-55°CTempératures observées sur un réseaudéséquilibré en période de forte utilisation40-50°Cboucle 1 boucle 2 boucle 3 boucle 430-40°C20-30°C127 L/h 85 L/h25 L/h3 L/hCollecteur AllerProduction240 L/hPompeCollecteur RetourAQUAf luence 26 novembre 200899/204Organes de réglage et équilibrageLa distribution d’eau chaude sanitaireboucle 1 boucle 2 boucle 3 boucle 460 L/h 60 L/h 60 L/h 60 L/hCollecteur AllerProductionPompe240 L/h240 L/h10 °CCollecteur RetourÉquilibrage : répartition des débits par bridage spécifique de chaqueorgane de réglage (premières colonnes plus bridées que les dernières)AQUAf luence 26 novembre 2008100/204

Équipement sur le retourLa distribution d’eau chaude sanitaireManchette témointhermomètreManomètreMesure pressionamont/avalde la pompePompe doubléeclapetAQUAf luence 26 novembre 2008101/204La pompe de recirculation (diteaussi pompe de bouclage)Elle ne permet pas de maintenir la pressiondans le réseau.Une mesure de pression en amont et enaval de la pompe permet d'avoir un ordrede grandeur du débit.Exemple :Vitesse 2Pression en amont de la pompe : 3,9 barsPression en aval de la pompe : 4,3 barsDébit de l'ordre de 2-3 m 3 /hLa distribution d’eau chaude sanitaire2,8 m3/hAQUAf luence 26 novembre 2008102/204

Les réseaux bouclésLes différentes architectures des réseaux bouclésNotions de dimensionnementL’équilibrageQuelques exemples de défauts de conceptionAQUAf luence 26 novembre 2008103/204Architecture des réseaux bouclésterrasseÉtude de quelques conceptions de réseau5 ème4 èmeQUIZ3 ème2 ème1er30 salles de bain / 6 niveauxcombien d’architecturesde réseau possible?RDCss-solAQUAf luence 26 novembre 2008104/204

terrasseAntenneArchitecture des réseaux bouclés5 ème4 ème3 ème2 ème1erRDCss-solAQUAf luence 26 novembre 2008105/204terrasseUne boucle unique5 ème4 ème3 ème2 ème1erRDCss-solAQUAf luence 26 novembre 2008106/204

terrasseColonnes bouclées classiques (bouclé à n-1)Architecture des réseaux bouclés5 ème4 ème3 ème2 ème1erRDCss-solAQUAf luence 26 novembre 2008107/204terrasseArchitecture des réseaux bouclésColonnes bouclées classiques (bouclé au dernier étage)5 ème4 ème3 ème2 ème1erRDCss-solAQUAf luence 26 novembre 2008108/204

Architecture des réseaux bouclésterrasseEn parapluie avec production en terrasse5 ème4 ème3 ème2 ème1erRDCss-solAQUAf luence 26 novembre 2008109/204terrasseEn parapluie avec production au sous-solArchitecture des réseaux bouclés5 ème4 ème3 ème2 ème1erRDCss-solAQUAf luence 26 novembre 2008110/204

Architecture des réseaux bouclésterrasseNappes horizontales5 ème4 ème3 ème2 ème1erRDCss-solAQUAf luence 26 novembre 2008111/204Les réseaux bouclésLes différentes architectures des réseaux bouclésNotions de dimensionnementL’équilibrageQuelques exemples de défauts de conceptionAQUAf luence 26 novembre 2008112/204

Architecture des réseaux bouclésDocuments techniques supports pour le dimensionnement : Norme EN 806 1, 2, 3 (2001, 2005 et 2006) : spécifications techniquesrelatives aux installations d'eau destinées à la consommation humaine àl'intérieur des bâtiments (généralités, conception, dimensionnement) DTU 60.11 (octobre 1988) : règles de calcul des installations de plomberiesanitaire et des installations d'évacuation des eaux pluviales Guides techniques du CSTB relatifs aux réseaux d’eau destinée à laconsommation humaine à l’intérieur des bâtiments :- Premier guide relatif à la conception et à la mise en œuvre (octobre 2004)- Deuxième guide relatif à la maintenance et à la surveillance (novembre 2005) Guide « Eau chaude sanitaire » de l’AICVF (février 2004)AQUAf luence 26 novembre 2008113/204Architecture des réseaux bouclésDimensionnement EFS / ECS :Pression :Le branchement et le réseau de canalisations intérieures ont une section suffisantepour que la hauteur piézométrique de l'eau au point le plus élevé ou le plus éloignéde l'immeuble soit encore d'au moins 3 m (correspondant à une pression d'environ0,3 bar) à l'heure de pointe de consommation, même au moment où la pression deservice dans la conduite publique atteint sa valeur minimale (Code de la santépublique, article R.1321-58)En habitat collectif : 1 bar en entrée de logement (DTU 60.11)Même méthodologie pour l'EFS et l'ECS (réseau non bouclé ou réseau aller en casde bouclage)AQUAf luence 26 novembre 2008114/204

Dimensionnement des équipements de productionnécessité de connaître les consommations en ECSArchitecture des réseaux bouclésExemple : Consommation par Logement Standard / moyennes d'ECS litres/jour à 60° CNombre depièces / type12345EnquêteCSTB 197940557595125EnquêteCSTB 1986507595120160Base àretenir pourles calculs75105150180240AQUAf luence 26 novembre 2008115/204Architecture des réseaux bouclésDimensionnement du réseau aller ECSPour chaque type de point d’usage, des règles de dimensionnement donnent desdébits d’utilisation (ex pour un bain 20 litres/min, une douche 12 l/min pour unlave mains )Utilisation du coefficient de simultanéité (appelé aussi foisonnement) :Ce coefficient est utilisé pour évaluer la consommation résultante simultanéede plusieurs postesNb : nombre de postes reliés sur la même colonnea : spécifique de chaque type d’établissementCoeff Simultanéité=aNb −1Vitesses recommandées par le DTU (acoustique) :Tuyauteries en sous-sol ou en vide sanitaire < 2,00 m/sColonnes montantes < 1,50 m/sBranchements d’étages et appareils (pour un débit > à 0,5 l/s) < 2,00 m/sAQUAf luence 26 novembre 2008116/204

Architecture des réseaux bouclésa dépend du type d'établissement :0,8 : hôpitaux, maisons de retraite, bureaux 1 : hôtelsCoefficient de simultanéité (a = 0,8)1,210,80,60,40,200 10 20 30 40 50 60 70Nombre de postes équivalentsIl peut être aussi modifié en fonction du standing de l'établissement (parexemple pour les hôtels)Pour des usages simultanés (gymnase, caserne, stade), le coefficient desimultanéité s'applique mal et une étude particulière doit être réaliséeAQUAf luence 26 novembre 2008117/204Architecture des réseaux bouclésDimensionnement du réseau aller ECSExemple d’une colonne sur laquelle sont reliés 10 lavabos et 10 lave-mains :Exemple :Type et nombrede postesDébit individuel(l/min)Somme des débitindividuels(l/min)10 lavabos10 lave-mains126Total (l/min)12060180Soit une vitesse de 1,3 m/sdans une canalisation 26/34Coeffsimultanéité0,229Total visé (l/min)41Le débit dans le collecteur est calculé comme la somme des débits attendus danschaque colonne.Le diamètre du collecteur aller est choisi pour atteindre sans la dépasser une vitessede circulation de 2 m/sAQUAf luence 26 novembre 2008118/204

Architecture des réseaux bouclésDimensionnement duréseau retour ECS(guide du CSTB)1 Calcul du diamètre des canalisations aller – Débit calculé selon DTU60.11; vitesse de 1,5 m/s.2 Calcul du diamètre collecteur aller – Débit calculé selon DTU 60.11;vitesse de 2 m/s3 Calcul du diamètre des canalisations retour – Conditions à remplir :Vitesse comprise entre 0,15 m/s et 0,5 m/s, chute de températureinférieure aux limites fixées. Prendre en compte la nature descanalisations et les caractéristiques de l’isolation.4 Calcul du diamètre collecteur retour - Conditions à remplir : Vitessecomprise entre 0,2 m/s et 0,5 m/s, chute de température inférieure auxlimites fixées (par exemple en fixant un coefficient de perte de chargelinéique j de l’ordre de 10 mm/m)5 Calcul de la hauteur manométrique nécessaire au pied de chaquecolonne.6 Détermination des organes de réglage7 Vérification de la plage de fonctionnement des organes de réglage(au minimum 25% de leur plage d’ouverture). Si en dehors de laplage normale de fonctionnement, retour en 3 pour modifications deparamètres (diamètre, débit et/ou isolation)8 Choix de la pompe de recirculationAQUAf luence 26 novembre 2008119/204Réseau de distribution ECSArchitecture des réseaux bouclésDimensionnement :Tuyauteries en sous-sol ou en vide sanitaire < 2,00 m/sColonnes montantes < 1,50 m/sRetour de boucle entre 0,15 m/s et 0,5 m/sCollecteur retour entre 0,2 m/s et 0,5 m/sOrganes de réglage ouvert à 25% minimum de leur plage d’ouvertureÉquipements : Présence de purgeurs d’air sur les points hauts Organe de réglage sur chaque retour de colonne (idéalement à mesure directe dedébit et à mémoire de réglage) Calorifugeage des canalisations (séparer l’eau froide de l’eau chaude sanitaire) Supprimer les bras morts (rénovation) Toujours aller du matériau le moins noble vers le plus noble pour éviter lacorrosion (pas de réparation en cuivre sur un réseau en acier galvanisé !) Installer des purges en bas de colonne Thermomètres installés si possible sur les retours de colonne les plus défavorisées Signalétique sur les différentes canalisationsAQUAf luence 26 novembre 2008120/204

Les réseaux bouclésLes différentes architectures des réseaux bouclésNotions de dimensionnementL’équilibrageQuelques exemples de défauts de conceptionAQUAf luence 26 novembre 2008121/204Rôle et réglage des organes de réglageSert à compenser les différences de parcours entre boucles (notamment lediamètre et la longueur des canalisations) afin d'équilibrer les débitsDoit être installée sur le réseau retour ; aucun point d'usage ne doit êtreraccordé entre les organes de réglage et la pompe de recirculationPeut être installé sur la canalisation retour d'une seule boucle ou d'un groupede boucles (vanne de reprise)D'autres fonctions complémentaires sont disponibles sur certains modèle devanne (mémoire de réglage, mesure de débit, etc.)Les équipements doivent être correctement sélectionnés :Les caractéristiques techniques (en terme de perte de charge)sont spécifiques de chaque équipement (marque, type, diamètre)AQUAf luence 26 novembre 2008122/204

organes de réglage et équilibrageOrgane de réglage / vanne d’équilibrageboucle 1 boucle 2 boucle 3 boucle 460 L/h 60 L/h 60 L/h 60 L/hCollecteur AllerProductionPompe240 L/h240 L/h10 °CCollecteur RetourÉquilibrage : répartition des débits par bridage spécifique de chaqueorgane de réglage (premières colonnes plus bridées que les dernières)AQUAf luence 26 novembre 2008123/204Organe de réglage / vanne d’équilibrageModèle classique d'organe deréglage : Té droit de réglageTrès difficile à régler, pas de mesure possibleCursus 4044 - Légionelles124AQUAf luence 26 novembre 2008124/204

Organe de réglage / vanne d’équilibrageÉcorché d'une vanned'équilibrageCaractéristiques hydrauliquesoptimisées (perte de charge élevée enlimitant le risque de colmatage)Prise de mesure de pressiondifférentielle (mesure du débit)Affichage direct du nombre de toursMémoire de réglagePrise de températureAQUAf luence 26 novembre 2008125/204Modèles d’organe de réglageOrgane de réglage / vanne d’équilibrageDifférents modèles d’organe de réglage existent avec possibilitéde mesure de température, de débit (souvent par mesure de pertede charge dans l’équipement), affichage du nombre de tours,blocage du réglage….Et on trouve encore :Gammes Quitus, Danfoss, OventropCes équipements ne fonctionnent durablement qu'avecune ouverture minimale de 25% (sinon risque decolmatage très rapide)AQUAf luence 26 novembre 2008126/204

Exemples de modèlesévolués d’organe de réglageOrgane de réglage / vanne d’équilibrage1,6 m3/h0,1 barGammes Quitus, TA, Oventrop….Cursus 4044 - Légionelles127AQUAf luence 26 novembre 2008127/204Organe de réglage / vanne d’équilibragePossibilité de mesurer les débits sur les modèles évoluésAQUAf luence 26 novembre 2008128/204

Vannes thermostatiquesOrgane de réglage / vanne d’équilibrageDes vannes thermostatiques existent : ces équipements ne peuventpallier des défauts de conception du réseau.Les débits obtenus ne respectent pas les préconisations du CSTB(risque de bouchage)Cursus 4044 - Légionelles129AQUAf luence 26 novembre 2008129/204Nettoyage des organes par inversion des fluxFermeture de la colonne aller (si vanned'isolement existante et en état)Ouverture de l'organe de réglage à son maximumOuverture de un ou plusieurs points d'usage àfort débit (ECS)Poursuite de la purge jusqu'à obtention d'une eau claire (nécessite en général unou plusieurs démontages et remontages des mousseurs qui se colmatentpendant la purge)En cas d'impossibilité d'obtenir de l'eau, changement de l'organe de réglageRéglage de la vanne à sa consigne et réouverture de l'allerPurge des points d'usageAQUAf luence 26 novembre 2008130/204