Principe de fonctionnement et structure d'une station de pompage d'alimentation en eau typique

Croyez-moi, une maison individuelle peut être aménagée avec un niveau de confort si élevé qu'il deviendra bien plus agréable d'y vivre que dans un appartement en ville. En tout cas, vous pouvez utiliser l'eau courante avec tout autant de commodité. De même, pour obtenir de l'eau, il suffira d'ouvrir un robinet, ce qui n'est pas encore très compatible avec l'infrastructure de la campagne, n'est-ce pas ?

Et pourtant, ce n'est pas du tout un rêve « rose ». Pour réaliser ce projet, il suffit d'intégrer une station de pompage dans le schéma d'alimentation en eau. Elle accomplira pour les propriétaires un volume colossal de travail physique pénible. Certes, pour son raccordement et son exploitation corrects, il faut bien connaître la configuration de l'équipement.

Nous vous proposons des informations précieuses sur les spécificités d'utilisation de cet équipement. Notre article vous aidera à comprendre le principe de fonctionnement d'une station de pompage et vous familiarisera avec les règles d'installation. Les informations que nous présentons sont complétées par des schémas très clairs, des sélections de photos et des guides vidéo.

Dispositif de la station d'alimentation en eau

Pour organiser l'approvisionnement en eau dans une maison individuelle, les magasins proposent des stations de pompage sous forme d'un bloc compact composé d'un réservoir hydraulique, d'une unité de contrôle et d'une pompe électrique. Il est également possible d'assembler une telle installation de distribution d'eau à partir de pièces et d'équipements séparés.

Les deux options sont acceptables, mais il est préférable de choisir un kit prêt à l'emploi avec la garantie du fabricant. Cela reviendra moins cher et sera plus pratique pour l'entretien futur.

Principaux composants de travail

Par sa conception, une station de pompage d'alimentation en eau assemblée en usine diffère d'une pompe de surface par la présence d'un système de commande basé sur les valeurs de pression.

Les composants fonctionnels suivants sont inclus :

1. Électropompe de surface.
2. Accumulateur hydraulique avec raccord et « poire » intérieure en caoutchouc.
3. Manomètre.
4. Pressostat.
5. Raccords de connexion.

Pour le prélèvement d'eau, un tuyau d'aspiration avec clapet anti-retour et filtre à tamis y est raccordé. Et à la sortie de l'installation est raccordée une canalisation qui transporte le liquide pompé vers les points de consommation. Cependant, si la station possède un filtre et un clapet intégrés, il n'est pas nécessaire d'ajouter ces éléments au flexible d'aspiration.

Une station de pompage est un ensemble d'équipements comprenant un réservoir hydraulique, un pressostat, un manomètre et directement une pompe électrique de surface. S'il existe un risque de fonctionnement de l'unité en “marche à sec”, il est recommandé d'acheter des pompes automatiques équipées d'un contrôleur de débit et d'un bloc d'automatisme (+)

Un réservoir à membrane hydraulique associé à une pompe centrifuge peut maintenir une pression de 1,5 atmosphère dans la plomberie du cottage. Cela est largement suffisant pour le fonctionnement stable de tous les appareils électroménagers installés dans les maisons individuelles. De plus, la plupart des modèles d'accumulateurs hydrauliques sont conçus pour une pression maximale de 4,5 atmosphères, ce qui est plus que suffisant même pour un cottage de deux à trois étages.

La station automatique est compacte et ne nécessite pas de lourde dalle en béton sous l'équipement. Son plus grand élément est le réservoir de stockage d'eau. Cependant, son installation nécessite une pièce séparée en raison du bourdonnement qu'elle produit en fonctionnement. Le plus souvent, l'ensemble de l'installation est monté au rez-de-chaussée ou au sous-sol, où il est le plus pratique de l'exploiter et de l'entretenir.

Plus la capacité du réservoir de l'accumulateur hydraulique est grande, moins le moteur de la pompe devra se mettre en marche et moins son usure sera importante (+)

Une solution un peu coûteuse mais tout à fait raisonnable pour l'installation de l'équipement pourrait être un caisson, dans lequel peut être placé aussi bien l'ensemble des unités que la pompe avec son automatisme sans le réservoir hydraulique installé dans la maison. La version économique de l'emplacement de la station dans une maison de campagne prévoit la construction d'un pavillon séparé protégeant l'unité des intempéries.

Fonctionnement et caractéristiques du bloc de commande

Le rôle de l'automatisme de la station de pompage est de surveiller la pression dans le système et d'activer/désactiver le moteur de la pompe hydraulique selon les besoins. Pour cela, l'unité de contrôle comprend un manomètre et un relais. Le premier contrôle la pression actuelle, et le second gère la pompe.

Les éléments principaux du relais sont deux ressorts. Le grand est réglé pour fermer le circuit à la pression la plus basse dans le réservoir à membrane, lorsqu'il y a peu d'eau. Le plus petit contrôle la pression maximale, ouvrant le circuit lorsque celle-ci est atteinte.

Le pressostat démarre automatiquement la pompe de la station lorsque la pression descend à 1,4 bar, par exemple, et l'arrête lorsque la valeur maximale indiquée par le fabricant est atteinte. Il est déconseillé de modifier les réglages d'usine du relais, car ils sont conçus pour les capacités de la robinetterie.

Lors de l'achat d'une station de pompage destinée à fonctionner dans des circuits susceptibles de fonctionner brièvement sans eau, il faut prêter attention à la présence d'un dispositif de contrôle de débit.

Il est conçu pour protéger le moteur contre la surchauffe en l'absence d'eau dans la prise d'eau. Dans ces unités, l'unité de commande n'est pas basée sur les valeurs limites de pression, mais sur la diminution du débit.

L'article que nous proposons vous aidera à comprendre comment choisir une station de pompage adaptée pour aménager un terrain de jardin. En plus de précieux conseils pour les acheteurs d'équipement, il présente un classement des meilleures offres sur le marché national.

Interaction entre la pompe et l'accumulateur hydraulique

La capacité du réservoir à membrane est choisie en fonction du volume de consommation d'eau. Un couple trouvera largement son compte avec un modèle de 25 à 40 litres, tandis que pour une famille de plusieurs personnes, il faudra choisir un dispositif d'au moins 100 litres.

Les réservoirs de moins de 15 litres ne sont recommandés que pour une utilisation saisonnière à la campagne. En raison des pompages constants, la membrane s'use rapidement.

Dans le réservoir hydraulique initialement, de l'air est injecté via le nipple (valve d'air), créant une pression de 1,5 atm. Pendant le fonctionnement, de l'eau est pompée sous pression dans la membrane, comprimant la “réserve” d'air. Lorsque le robinet est ouvert, l'air comprimé pousse l'eau.

On considère que plus la capacité est grande, plus l'équipement de pompage durera longtemps, car le nombre de cycles de marche/arrêt diminue. Cependant, un réservoir de grande capacité coûte cher.

Selon les règles, le réservoir hydraulique est choisi sur la base de calculs, en tenant compte des valeurs de pression de marche et d'arrêt indiquées par le fabricant, et du débit d'eau réel lorsque plusieurs points de puisage sont ouverts simultanément.

La réserve de liquide dans le réservoir hydraulique représente généralement environ un tiers du volume total. Tout l'espace restant est occupé par de l'air comprimé, nécessaire pour maintenir une pression d'eau constante dans les tuyaux.

Si l'accumulateur hydraulique est intégré au système d'alimentation en eau pour minimiser les risques liés aux coups de bélier, on peut choisir un réservoir de petite taille. Dans ce cas, ce n'est pas le volume qui importe, mais la présence de la membrane et de l'air derrière elle. Ce sont eux qui, le cas échéant, absorberont le choc et en atténueront les conséquences.

Le débit de la pompe doit correspondre au volume du réservoir à membrane (pour une capacité de 20–25 L, il est recommandé de prendre une pompe hydraulique de 1,5 m³/h, pour 50 L – 2,5 m³/h, et pour un réservoir de 100 L – au moins 5 m³/h).

La station de pompage automatique fonctionne en deux cycles :

1. D'abord, de l'eau est pompée dans l'accumulateur hydraulique depuis le point de captage, créant ainsi une pression d'air excessive.
2. Lorsque l'on ouvre un robinet dans la maison, le réservoir à membrane se vide, puis l'automatisme redémarre l'équipement de pompage.

La structure de l'accumulateur hydraulique pour station de pompage d'eau est extrêmement simple. Il se compose d'un corps métallique et d'une membrane étanche qui divise tout l'espace intérieur en deux parties. Dans la première se trouve l'air, et dans la seconde, de l'eau est pompée.

La pompe injecte du liquide dans le réservoir à membrane uniquement lorsque la pression dans le système chute à environ 1,5 atm ; lorsque la valeur de pression maximale prédéfinie est atteinte, la station s'arrête (+)

Après le remplissage de l'accumulateur hydraulique, le relais coupe la pompe. L'ouverture d'un robinet dans le lavabo fait que l'eau poussée par la pression de l'air sur la membrane commence à s'écouler progressivement dans le système d'alimentation en eau. À un moment donné, le réservoir se vide au point que la pression diminue. Ensuite, la pompe se remet en marche, relançant ainsi le cycle de fonctionnement de la station de pompage.

Lorsque le réservoir est vide, la cloison membraneuse se plie et se plaque contre la bride du tuyau d'entrée. Après la mise en marche de la pompe hydraulique, la membrane se déplie sous la pression de l'eau, comprimant la partie d'air et augmentant ainsi la pression de l'air. C'est cette interaction gaz-liquide à travers une barrière variable qui constitue le principe de fonctionnement du réservoir à membrane de la station de pompage.

Critères de choix de l'équipement

Les stations de pompage de configuration d'usine sont équipées d'une pompe hydraulique de surface, souvent avec un éjecteur interne ou externe. Cependant, les accumulateurs hydrauliques peuvent également être utilisés avec des équipements de pompage immergés, mais on leur attribue un terme technique légèrement différent : “système de pompage”.

En cas de fonctionnement en tandem avec la station, les réservoirs à membrane peuvent avoir un volume plus petit que les réservoirs hydrauliques pour systèmes avec pompes immergées. Cela est dû au fait que les groupes de pompage immergés ont un nombre de démarrages/arrêts autorisés par heure inférieur à celui des machines de pompage de surface.

Les stations de pompage, entièrement préparées au fonctionnement chez le fabricant, doivent simplement être raccordées aux tuyauteries correspondantes et à l'alimentation électrique (+)

Les pompes de surface équipées d'un éjecteur interne présentent des limitations importantes en termes de profondeur de captage. Elles ne peuvent remonter l'eau que de 7 à 8 mètres. Cependant, elles fournissent une pression d'eau puissante en sortie, avec une colonne d'eau de 40 à 60 mètres (4 à 6 bars).

L'éjecteur interne n'a pas peur des poches d'air. Il pompe d'abord l'air sans aucune conséquence négative pour lui-même, puis commence à injecter l'eau du puits dans le système.

Le principal inconvénient des stations avec éjecteur interne est le niveau sonore élevé pendant le fonctionnement. Si ces modèles d'équipement de pompage pour l'alimentation en eau autonome sont destinés à être installés dans une maison privée, il est recommandé de ne le faire que dans des pièces de service avec une bonne isolation acoustique.

L'utilisation d'un éjecteur externe permet de puiser l'eau jusqu'à 50 mètres de profondeur. Ces pompes sont plus économiques, mais ont un faible rendement (pas plus de 40 %). En revanche, elles sont beaucoup moins bruyantes que les modèles à éjecteur intégré.

Le choix du type de groupe de pompage pour la station dépend des caractéristiques qualitatives du fluide à pomper :

Détermination de l'emplacement de la station d'alimentation en eau

En choisissant l'emplacement de la station de pompage, il faut tenir compte des caractéristiques de la pompe hydraulique. Chaque dix mètres de tuyau horizontal entre la source d'eau et la pompe réduisent sa capacité d'aspiration de 1 mètre.

Si l'on prévoit de les séparer de plus de dix mètres, il faut choisir un modèle de groupe de pompage avec une profondeur d'aspiration accrue.

La station automatique du système d'alimentation en eau autonome peut être installée :

• à l'extérieur dans un caisson près du puits ;
• dans un pavillon spécialement construit et isolé pour l'équipement de pompage ;
• dans le sous-sol de la maison.

La version extérieure fixe prévoit l'installation d'un caisson et la pose d'un tuyau de refoulement depuis celui-ci jusqu'au cottage en dessous du niveau de gel du sol. Lors de la mise en place d'une canalisation utilisée toute l'année, il est impératif de la poser en dessous de la profondeur de gel saisonnier.

Lors de la mise en place de conduites temporaires estivales pour la période de résidence à la datcha, la canalisation n'est pas enterrée à moins de 40 à 60 cm ou elle est posée en surface.

Un sous-sol chauffé et ventilé avec isolation phonique est l'endroit idéal pour installer la station de pompage : ni la station ni les tuyaux d'eau ne gèleront en hiver (+)

Si vous installez la station dans le sous-sol ou la cave, vous ne craindrez pas le gel de la pompe en hiver. Il suffit de poser le tuyau d'aspiration en dessous de la limite de gel du sol pour qu'il ne gèle pas lors des grands froids.

Il arrive souvent que le forage du puits soit effectué directement dans la maison, ce qui réduit considérablement la longueur de la canalisation. Mais ce type de forage n'est pas possible dans toutes les maisons.

L'installation de stations de pompage d'eau dans un bâtiment séparé n'est possible que si l'équipement est utilisé pendant les périodes de températures positives. Cependant, pour les régions où les températures hivernales sont très basses, cette option, destinée à fonctionner toute l'année, doit être isolée ou dotée d'un système de chauffage. Il est préférable d'installer directement la station de pompage dans une maison chauffée.

Lors du choix de l'emplacement de la station de pompage d'eau, il est nécessaire de prendre en compte les limites de température indiquées dans son manuel par le fabricant :

Paramètres de pression dans l'accumulateur hydraulique

Pour le bon fonctionnement des appareils de plomberie domestique dans l'alimentation en eau du chalet, il est nécessaire de maintenir une pression de 1,4 à 2,6 atmosphères. Afin d'éviter que la membrane de l'accumulateur hydraulique ne s'use trop rapidement, les fabricants recommandent de régler la pression à 0,2–0,3 atm au-dessus de celle du réseau.

La pression dans l'alimentation en eau d'une maison à un étage est généralement de 1,5 atm. C'est à partir de cette valeur qu'il faut partir pour régler le réservoir hydraulique. Mais pour les bâtiments résidentiels plus grands, la pression doit être augmentée afin que l'eau arrive à tous les robinets les plus éloignés de la colonne montante. Des calculs hydrauliques plus complexes sont nécessaires ici, prenant en compte la longueur et la configuration des tuyaux, ainsi que le nombre et le type d'appareils sanitaires.

On peut calculer simplement la pression nécessaire pour l'alimentation en eau interne à l'aide de la formule :

(H+6)/10,

où « H » est la hauteur entre la pompe et le point d'alimentation en eau le plus élevé des appareils sanitaires à l'étage supérieur de la maison.

Cependant, si la valeur calculée de la pression dans le réseau d'eau autonome dépasse les caractéristiques admissibles des appareils sanitaires et ménagers existants, ceux-ci tomberont en panne si une telle pression est réglée. Dans ce cas, il est nécessaire de choisir un autre schéma de distribution des tuyaux d'eau.

Le réglage de la pression dans la partie air de l'accumulateur hydraulique s'effectue via la valve en évacuant l'excès d'air ou en le gonflant avec une pompe de voiture.

Pannes possibles dans le fonctionnement de l'installation

Si la pompe se met en marche et s'arrête trop fréquemment, il est nécessaire de vérifier immédiatement la pression d'air dans l'accumulateur hydraulique. Si les relevés sont trop bas, il faudra le regonfler. Mais cette méthode ne résoudra le problème que si la membrane et le corps du réservoir ne sont pas endommagés. Dans ce cas, seule une intervention auprès d'un centre de service pour réparation sera utile.

La valve de gonflage d'air est le plus souvent située du côté opposé à l'entrée d'eau du réservoir, mais des options latérales sont également possibles.

Si des gouttes d'eau apparaissent sur la valve d'air de l'accumulateur hydraulique, il faut immédiatement le déconnecter du réseau d'alimentation en eau. C'est un signe direct d'endommagement de la membrane. Dans une telle situation, son remplacement est inévitable. L'air ne doit pas pénétrer dans le système d'alimentation en eau d'une maison individuelle via le réservoir à membrane.

Si la pompe ne veut pas du tout s'allumer, il faut vérifier le réglage du pressostat. Il arrive parfois qu'il soit réglé sur une pression trop élevée. Mais il est également possible que de l'air pénètre dans le tuyau d'aspiration, ce qui déclenche la protection contre la marche à sec.

Avantages du groupe de pompage avec réservoir hydraulique

Le groupe motopompe est un élément essentiel d'un système d'alimentation en eau autonome. Il assure l'acheminement de l'eau depuis un puits ou un forage. La distribution dans la maison est ensuite effectuée grâce au fonctionnement de la pompe elle-même, à l'utilisation d'un réservoir sous pression ou à l'emploi d'un accumulateur hydraulique.

L'installation de relevage hydropneumatique et le réservoir sous pression sont destinés à maintenir une pression constante dans le système d'alimentation en eau intérieur de la maison.

Utiliser une seule pompe pour la distribution d'eau dans le cottage pose de nombreux problèmes. Avec une telle configuration de l'alimentation en eau autonome, l'équipement de pompage est obligé de s'allumer/s'éteindre constamment, ce qui réduit considérablement sa durée de vie. Et en cas de coupure de courant, le logement se retrouve complètement sans eau.

Pour réduire l'usure des pompes et protéger la maison en cas de panne du réseau électrique, un réservoir supplémentaire est intégré au système d'alimentation en eau de la maison. Il peut s'agir d'un réservoir sous pression installé dans les combles, d'où l'eau s'écoule par gravité jusqu'aux appareils sanitaires, ou d'un accumulateur hydraulique maintenant la pression dans le réseau de manière artificielle (également appelé réservoir à membrane ou hydropneumatique).

Dans les deux cas, la pompe se met en marche pour constituer une réserve d'eau dans le réservoir. Cependant, dans le second cas, la réserve est créée automatiquement par le système de gestion en fonction des paramètres de pression. De plus, le réservoir de stockage permet de créer une réserve d'eau en cas de coupure de courant, alors que le système avec un réservoir hydropneumatique ne fonctionnera pas du tout sans électricité.

Cependant, le réservoir, lorsqu'il est plein, est très lourd et, s'il est installé dans les combles, nécessite un renforcement du plancher et une isolation thermique.

L'option avec un réservoir à membrane est plus pratique et plus commode. Le principe de fonctionnement du système d'alimentation en eau avec une telle station de pompage repose sur le maintien artificiel de la pression de l'eau dans les tuyaux. La pompe elle-même, qui aspire l'eau du point de captage, ne se met en marche que pour remplir le réservoir. Ensuite, l'eau est distribuée dans le système à l'aide d'air comprimé.

La pompe hydraulique de la station de pompage installée au sous-sol fonctionne par aspiration, ce qui permet de l'utiliser uniquement avec des nappes phréatiques peu profondes ou des puits à refoulement naturel.

Contrairement à la version avec vase d'expansion, l'installation hydropneumatique est plus compacte. De plus, l'utilisation d'un accumulateur hydraulique à membrane garantit l'absence de coups de bélier dans le réseau et une pression constante dans les conduites d'eau, et simplifie également l'entretien du système d'approvisionnement en eau des consommateurs dans une maison privée.

Le seul inconvénient des stations de pompage avec accumulateur hydraulique est leur dépendance énergétique. Le réservoir de stockage d'eau a souvent une petite capacité de 25 à 50 litres. La pompe doit se mettre en marche fréquemment pour le remplir, et en cas de coupure de courant, la réserve d'eau ne dure pas très longtemps. Pour éviter de telles situations, il est conseillé de se munir d'un générateur autonome.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo #1. Depuis quelles profondeurs l'équipement de pompage peut-il remonter l'eau :

Vidéo #2. Comment assembler soi-même une station de pompage à partir d'une pompe centrifuge domestique :

Vidéo #3. Tout sur le principe de fonctionnement de l'accumulateur hydraulique inclus dans la station de pompage :

Les systèmes d'alimentation en eau automatiques et autonomes permettent, lors de la vie dans une maison de campagne, de ne pas avoir à se fatiguer à transporter l'eau dans des seaux. Grâce à leur conception simple, les stations de pompage sont faciles à installer et à entretenir.

Presque tout le monde est capable de les installer. Heureusement, il existe de nombreuses configurations d'équipement de pompage de différents types avec accumulateurs hydrauliques, et pour chaque maison, vous pouvez trouver la solution optimale.

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