Pompe à eau haute pression : principe de fonctionnement, types, règles de sélection et d'exploitation

Les habitants des villages de banlieue dont les territoires ne sont pas raccordés aux conduites d'eau centrales résolvent le problème de l'approvisionnement en eau en mettant en place des systèmes autonomes. Dans la réalisation de cette tâche, la pompe à eau haute pression joue un rôle clé. Son travail principal est de stabiliser la pression dans le système.

Nous vous présenterons la gamme de pompes à eau proposées par le marché et les critères de choix de l'équipement. Nous vous ferons connaître les principaux fabricants du secteur. Vous découvrirez chez nous les caractéristiques constructives des appareils qui sont à la base de leur classification.

Pour une meilleure compréhension visuelle, nous avons complété le texte par des schémas utiles, des sélections de photos et des guides vidéo.

Fonction et types d'appareils

Indépendamment de l'endroit d'où l'eau est prélevée – d'un plan d'eau voisin, d'un puits spécialement aménagé, d'un puit – l'alimentation automatique en eau du terrain peut être réalisée à l'aide d'une pompe ordinaire.

Pour le fonctionnement normal des appareils ménagers, la pression d'eau dans le système doit être d'au moins 2,5 atmosphères et ne pas dépasser 6 atmosphères. Ce paramètre ne peut être atteint qu'en installant un système de maintien de pression constante. À cette fin, différentes options de pompes haute pression pour l'eau sont utilisées.

Quand a-t-on besoin d'une pompe haute pression ?

L'appareil pour augmenter et maintenir la pression d'eau dans un système autonome est utilisé lorsque la pression est si basse qu'il est impossible d'utiliser l'eau pour faire fonctionner les appareils ménagers.

L'installation d'une pompe est acceptable, mais pas particulièrement recommandée pour stabiliser les paramètres de pression dans le circuit d'un appartement, si les résidents subissent un réel manque d'eau.

Ce type de pompes à eau est destiné à augmenter la pression dans une canalisation d'eau individuellement aménagée, si la puissance de la pompe de relevage ne suffit pas à assurer une pression normale.

L'utilisation de l'appareil sera pertinente si la pression dans le système ne dépasse pas 1 – 1,5 atmosphères. Un appareil de petite taille peut être installé aussi bien sur la canalisation principale que sur la sortie vers un appareil ménager individuel. Par exemple, en le connectant au tuyau qui alimente en eau un chauffe-eau ou une machine à laver.

Dans le premier cas, il faudra acquérir un appareil puissant avec de bonnes performances ; dans le second, on peut se contenter d'installer une petite pompe automatique de faible puissance.

Le fonctionnement de l'appareil peut s'effectuer via :

• Contrôle manuel – implique un fonctionnement continu de l'appareil, indépendamment du fait que l'alimentation en eau soit en cours, mais à condition que l'arrêt de l'appareil soit effectué manuellement. Utilisé lors de l'installation de « planchers chauffants », où le maintien de la pression dans les circuits de chauffage au niveau requis est nécessaire en permanence.
• Mode automatique – la mise en marche de l'appareil est effectuée par le système d'automatisme, par exemple lors de l'ouverture d'un robinet. Le fonctionnement est régulé par un capteur de débit spécifique : au moment de la fermeture du robinet, le fonctionnement de la pompe s'arrête.

La fonction principale du système de régulation est d'activer l'appareil lorsque la pression baisse et de le désactiver lorsqu'elle atteint le paramètre défini. En effet, la baisse de pression dans la canalisation et son augmentation excessive détruisent les raccords de tuyauterie et nuisent au fonctionnement des appareils ménagers.

Mesures alternatives pour augmenter la pression

Cependant, l'installation d'une pompe destinée à stimuler la pression sera totalement inutile si la source a un faible débit. Elle n'aidera pas non plus si le système est parfois fermé. La solution optimale dans une telle situation sera l'utilisation d'une station de pompage auto-amorçante.

La station de pompage est équipée sur la base de la même catégorie de pompes, avec ou sans injecteurs. En outre, elle est complétée par un accumulateur hydraulique, destiné à stocker l'eau. Il ressemble extérieurement à un réservoir ordinaire, mais à l'intérieur se trouve une membrane en caoutchouc remplie d'air. Le relais de pression d'eau contrôle l'ensemble des équipements et des dispositifs.

Au cours de l'exploitation de la station pendant une période d'alimentation en eau ininterrompue, la pompe remplit le réservoir de stockage d'eau, d'où elle est ensuite consommée.

L'installation d'une station de pompage auto-amorçante est efficace même lorsque la pression au sous-sol de la maison est normale, mais qu'elle est totalement absente aux étages supérieurs.

L'eau accumulée pourra ensuite être consommée indépendamment de la présence d'eau dans le système, ce qui est particulièrement pertinent en cas de coupures fréquentes. Un inconvénient majeur de ces installations est l'encombrement de la structure dû à la présence d'un ballon sous pression et le bruit de l'équipement en fonctionnement.

Au lieu d'un ballon sous pression, on peut utiliser un simple réservoir de stockage dans lequel l'eau s'accumule pendant les périodes d'alimentation à pression normale. On peut l'installer sur un haut tréteau ou sur le toit de la maison, et utiliser la réserve en cas de coupure.

L'une des solutions au problème de manque de pression – l'installation d'un réservoir de stockage. On le place au point le plus haut possible, le plus souvent dans un grenier isolé.

Types et fonctionnement des pompes haute pression

Avant de décider d'installer un dispositif de pompage de surpression, il convient d'évaluer l'état de la canalisation. Il n'est pas exclu que le manque de pression soit dû à des tuyaux obstrués par des dépôts. Si la seule solution pour sortir de l'impasse est l'installation d'un appareil, il vaut la peine de se familiariser plus en détail avec leurs spécificités techniques.

Le principe de fonctionnement des pompes haute pression, quel que soit le type d'organe de travail et la conception, est identique. L'appareil, pendant le fonctionnement de l'élément de travail, crée un espace de vide à l'intérieur de la cavité, ce qui permet l'aspiration de l'eau.

Grâce à la création d'un espace de vide, l'eau est « aspirée » de la source dans la chambre, puis, sous l'effet de la haute pression, elle est poussée à travers la tubulure de sortie.

Sont disponibles dans le commerce des modèles de type universel, adaptés à l'eau de toute température, et ceux qui ne peuvent être utilisés que dans un environnement froid ou uniquement chaud.

Selon le mode de refroidissement du moteur en fonctionnement, les groupes sont de deux types : à rotor sec et à rotor noyé.

Appareils à rotor sec

Les modèles à rotor sec sont difficiles à confondre avec leurs homologues à rotor noyé. Ils ont une forme asymétrique avec un net avantage du côté de la partie motrice de l'appareil. En effet, son moteur est équipé d'un dispositif de refroidissement à ailettes, car il n'est pas baigné par l'eau en fonctionnement.

En raison de leur forme asymétrique et du décalage de l'axe vers le moteur, les modèles “secs” sont équipés de supports en console pour une fixation supplémentaire au mur.

Les appareils de pompage équipés d'un rotor sec sont réputés pour leur haut niveau de performance et sont utilisés lorsqu'il est nécessaire d'alimenter en eau de grandes surfaces.

Grâce au fait que le moteur de ces modèles est séparé de la partie hydraulique à l'extrémité de l'arbre par un joint d'étanchéité, ils durent beaucoup plus longtemps que les modèles “humides”. Cependant, le joint d'étanchéité, tout comme le roulement, a tendance à s'user et nécessite un remplacement périodique.

Pour cette raison, les appareils équipés d'un rotor sec nécessitent un entretien plus fréquent et une lubrification régulière des pièces en mouvement. Un autre inconvénient – les appareils “secs” sont bruyants, c'est pourquoi leur emplacement d'installation doit être soigneusement réfléchi.

Appareils à rotor humide

Les appareils à flux supposent un refroidissement par l'eau pompée. Le rotor de l'appareil est placé dans un environnement aqueux et isolé du stator par un volet étanche.

Les unités à rotor noyé se caractérisent par un faible niveau de bruit. Les pompes de circulation à rotor noyé sont destinées aux systèmes de chauffage, mais sont souvent utilisées pour les systèmes d'alimentation en eau dans le chauffage des locaux d'habitation.

Les appareils de ce type ont une construction modulaire, ce qui permet de les démonter facilement en composants en cas de besoin de remplacement d'un élément particulier.

Les paliers lisses utilisés dans la construction ne nécessitent pas d'entretien supplémentaire. Cependant, les pompes “humides” ont une durée de vie plus courte et sont inférieures aux appareils “secs” en termes de pression générée. Il existe des restrictions quant au sens de montage – uniquement horizontal.

Un inconvénient majeur des pompes de ce type est leur vulnérabilité lorsqu'elles fonctionnent avec de l'eau sale, dont les inclusions étrangères peuvent endommager l'appareil.

Classification selon le mode de création de la chambre à vide

Le mécanisme de fonctionnement de ce type d'appareils repose sur une réaction de déplacement. Le processus d'aspiration est effectué sous l'effet de la modification des dimensions de la chambre de travail. La valeur du vide créé dépend directement du degré d'étanchéité de la chambre de travail.

La valeur du vide peut être réglée. Ainsi, la pression dans certaines parties du système peut augmenter ou, au contraire, diminuer.

Les pompes à vide, dans la plupart des configurations, ont une forme cylindrique à l'intérieur de laquelle est intégré un arbre équipé d'une roue de travail ou d'un impulseur.

L'arbre est l'outil de travail principal du mécanisme. La roue de travail munie de pales effectue des mouvements de rotation. Sous l'action des pales se déplaçant en cercle, le liquide présent dans la chambre de travail est capturé. Au fur et à mesure de la rotation, une force centrifuge se forme. C'est elle qui conduit à la formation d'un anneau liquide. L'espace vide à l'intérieur de l'anneau constitue le vide.

Selon les méthodes utilisées pour créer la chambre à vide, les pompes haute pression pour l'eau peuvent être centrifuges, vibrantes et vortex.

Dispositifs de type centrifuge

Les pompes centrifuges sont le type le plus courant d'appareils de pompage capables de fournir une pression élevée dans le système. Elles pompent l'eau par rotation d'une roue à aubes fixée à l'intérieur d'un boîtier en spirale. La roue à aubes se compose de deux disques reliés entre eux avec des aubes fixées dans le sens opposé au flux du liquide entrant.

Les stations centrifuges sont équipées de réservoirs hydrauliques qui assurent une réserve d'eau en cas de pénurie et de variations de pression, et de dispositifs de commande automatique.

Lors de la rotation, une force centrifuge se forme, ce qui stimule le déplacement des flux d'eau du centre de la chambre, les projetant vers les zones éloignées. Grâce à cela, le niveau de pression au centre de la roue en rotation diminue et l'eau commence à pénétrer à l'intérieur du boîtier.

Les appareils centrifuges dans la plupart des versions sont équipés d'accumulateurs hydrauliques. Ils sont raccordés aux conduites sous pression à l'aide de raccords de différents diamètres.

Si le volume du réservoir hydraulique de la station de pompage est insuffisant, celle-ci peut être utilisée comme un groupe fournissant de l'eau à un réservoir de stockage.

L'équipement de type centrifuge peut fournir un approvisionnement en eau ininterrompu à haute pression. La seule condition d'utilisation est qu'au démarrage de l'appareil, le boîtier doit être rempli d'eau. La variante centrifuge a des limitations : elle ne peut pas pomper l'eau à une profondeur de plus de 8 m, mais elle convient tout à fait comme complément dans un système d'augmentation de pression composé de plusieurs pompes et accumulateurs.

Pompes vibratoires électromagnétiques

Le principe de fonctionnement des pompes vibratoires repose sur la capacité d'un aimant, grâce à l'action du courant alternatif, à attirer puis à relâcher alternativement le tandem piston-inducteur. Le changement de polarité fait que l'inducteur effectue des mouvements alternés. En une seconde, la position de l'inducteur peut changer plusieurs dizaines de fois.

Grâce à l'absence de pièces rotatives dans les dispositifs électromagnétiques de type vibratoire, ils sont considérés comme les plus fiables et les plus durables.

Sous l'effet des vibrations, l'eau est d'abord aspirée dans la chambre de travail, puis refoulée à travers la vanne vers le tuyau de refoulement. L'unité vibratoire peut fonctionner en tandem avec une pompe centrifuge ou refouler l'eau dans un réservoir de stockage.

Modèles de pompes vortex

Dans la cavité du corps de ces unités se trouve un disque plat muni d'aubes fixées radialement. La rotation de la roue à aubes périphériques crée le vide.

Sous l'effet de la rotation du disque, le liquide pénètre dans une cavité spécialement aménagée du corps, puis, après avoir traversé la chambre, est expulsé vers l'extérieur.

Les dispositifs vortex sont réputés pour leur grande force d'aspiration. Ils ne craignent pas la présence de bulles d'air dans l'eau. Mais ils sont vulnérables à la présence de particules en suspension dans le liquide et ont donc un domaine d'application limité. Étant donné que les dispositifs vortex se cassent rapidement lors du pompage d'eaux sales, il n'est pas recommandé de les utiliser pour l'aménagement de puits et de forages sableux.

Principaux fabricants et modèles populaires

Parmi les marques mondiales éprouvées qui sont les plus populaires, il convient de souligner :

• «Grundfos» – l'entreprise danoise mise sur les pompes à système de circulation, qui se caractérisent par de petits volumes.
• «CatPumps» – la particularité des équipements fabriqués sous cette marque est la faible pulsation des mécanismes à une pression maximale élevée.
• «Wilo» – le groupe allemand se spécialise dans la fabrication de stations de pompage compactes équipées d'accumulateurs hydrauliques intégrés.
• «Sprut» – la particularité des pompes de surpression de cette marque est l'exigence de propreté et de température de l'eau.

Les fabricants énumérés ci-dessus fabriquent leurs produits selon une technologie éprouvée qui garantit la fiabilité des équipements de pompage. Ils sont dotés d'une protection contre les surcharges, les cycles et le « fonctionnement à sec ».

La fourchette de prix des modèles de pompes de faible puissance varie entre 30 et 50 u.e. Des modèles plus performants, équipés d'un système d'automatisation, peuvent être achetés autour de 70-100 u.e. Les stations de pompage coûteront entre 80 et 150 u.e.

Les unités compactes et légères sont pratiques à utiliser aussi bien pour l'installation d'un système d'alimentation en eau individuel que pour une utilisation dans un appartement.

Parmi les modèles de la gamme de prix moyens, les suivants ont fait leurs preuves :

• «Sprut 15WBX-8» – une construction simple avec rotor sec a un débit de 480 l/h pour une consommation électrique de 90 W. Cet appareil léger et compact se place directement sur le tuyau.
• «Euroaqua 15WB-10» – un groupe électrique vortex gère facilement les liquides contenant de l'air ou du gaz.
• «Cristal 15GRS-10» – ce modèle est réputé pour sa faible consommation d'énergie et son rendement élevé, et il est capable de chauffer le flux d'eau jusqu'à 65 degrés.

Il ne faut pas économiser en achetant des contrefaçons chinoises. Les artisans refusent de les réparer. Les fabricants malhonnêtes les conçoivent de sorte qu'une panne d'un seul élément entraîne immédiatement la nécessité de remplacer entièrement l'appareil.

Particularités du choix de l'équipement

Lors du choix d'une pompe pour assurer la pression, il convient de tenir compte d'un certain nombre de paramètres.

Détermination du débit de l'appareil

Ce paramètre dépend de la tâche assignée à la pompe et du débit d'eau nécessaire. Pour calculer le débit total d'eau, on tient compte des besoins domestiques et ménagers, en se basant sur les valeurs totales du débit maximum d'eau de tous les points de consommation en fonctionnement pendant une unité de temps.

Pour déterminer le rapport débit/pression de l'appareil, un graphique, que la plupart des fabricants joignent aux instructions des pompes, peut vous aider.

La capacité des pompes de milieu de gamme suffit à augmenter la pression d'au moins 1 à 1,5 atmosphères. Si cela ne suffit pas, le système est complété par des pompes de surpression ou des réducteurs de pression stabilisateurs.

Une option économique pour augmenter la pression – installer un réducteur au point d'entrée du système dans la maison ou l'appartement. L'appareil stabilise automatiquement la pression dans le circuit.

Lors du choix de l'appareil, il faut également veiller à ce que le débit de la pompe ne dépasse pas le débit du puits ou du forage. Dans le cas contraire, en cas d'épuisement rapide de la source et de son remplissage tardif, l'équipement fonctionnera simplement « à sec ». Cela pourrait entraîner une panne.

Pression recommandée de l'appareil

Ce paramètre définit la hauteur en mètres à laquelle l'appareil peut élever l'eau. Pour déterminer la pression requise, il faut tenir compte de la distance horizontale de refoulement de l'eau et des pertes de pression standard lors de son transport dans la canalisation.

Si ce paramètre est calculé selon une formule simplifiée, sa valeur est considérée comme égale au dixième de la longueur totale de la canalisation horizontale. Par exemple, au dixième de la longueur du tuyau connecté à la pompe d'arrosage des espaces verts.

Par exemple, lors de l'aménagement d'un puits de 10 mètres de profondeur pour alimenter en eau une maison située à 12 mètres du point de captage, à condition de l'amener à une hauteur de 4 mètres du sol, la pression de l'unité est calculée en additionnant les valeurs : 10 + 4 + (12:10) = 15,2 mètres.

Mais pour obtenir des calculs plus précis, il faut également prendre en compte le diamètre de la canalisation et les pertes de charge lors de la remontée de l'eau dans les tuyaux, ainsi que son passage dans les coudes et les raccords. En effet, si la hauteur de refoulement est insuffisante, la pression à la sortie sera faible. Pour cette raison, lors de l'aménagement des systèmes de captage d'eau, on choisit des pompes capables de maintenir une pression dans le système comprise entre 2 et 6 bars.

Il ne faut pas choisir des appareils avec des caractéristiques plus élevées pour les besoins domestiques, car en créant des charges accrues, ils peuvent provoquer une usure rapide de la canalisation et des appareils sanitaires.

Lors du choix de l'équipement, il faut également prendre en compte :

• la plage de températures de fonctionnement ;
• le niveau sonore généré pendant le fonctionnement.

Sont disponibles à la vente des modèles électriques et des unités à carburant liquide. Les premiers sont alimentés uniquement par le réseau électrique. Ils peuvent être biphasés ou triphasés. Les seconds sont équipés d'un moteur à combustion interne. Ils utilisent du gazole ou de l'essence comme carburant.

La présence d'un système d'automatisme augmente considérablement le coût de l'équipement. Mais le prix élevé des mécanismes automatisés, bénéficiant d'un haut niveau de protection électrique, est entièrement amorti, car les dispositifs de ce type réagissent plus finement aux changements de situation et consomment moins d'électricité.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo de présentation de la pompe pour augmenter la pression :

Option d'aménagement du système à l'aide d'une installation augmentant la pression de l'eau :

La gamme d'équipements de pompage est présentée sur le marché dans une large sélection. Mais les spécialistes recommandent de l'acheter dans les magasins de marque. Là-bas, ils aideront à choisir l'option optimale en fonction des conditions techniques de l'installation et fourniront un service de garantie, ce qui est particulièrement important lors de l'achat d'équipement coûteux.

Vous souhaitez raconter comment vous avez choisi une pompe haute pression, ou l'application de ce type d'équipement dans la pratique. Écrivez, s'il vous plaît, dans le bloc de commentaires ci-dessous. Vous pouvez également poser des questions ou signaler des faits intéressants.