Pompe à eau pour chauffage : types, caractéristiques techniques et règles de sélection

Les phénomènes naturels gravitationnels ne sont pas toujours capables d'assurer un niveau suffisant de circulation du fluide caloporteur, en particulier dans les systèmes complexes avec plusieurs boucles. Une pompe à eau pour le chauffage des locaux permet de stimuler le mouvement du fluide caloporteur. Qu'est-ce que cet équipement ? Nous aborderons cette question dans notre article.

Outre la construction et les caractéristiques techniques de la pompe à eau, nous examinerons les types et les particularités du marquage. Nous détaillerons également les avantages de l'équipement de circulation et les paramètres importants à prendre en compte lors du choix.

Structure générale d'une pompe à eau

La pompe à eau s'intègre dans le circuit de chauffage pour assurer le mouvement du fluide caloporteur. C'est pourquoi ces systèmes sont appelés chauffage à circulation forcée.

Il se compose des éléments de base suivants :

• corps avec chambre de travail ;
• un moteur ;
• roue à aubes ;
• vis de purge d'air ;
• boîte à bornes.

La boîte à bornes peut être équipée d'équipements mécaniques et électroniques supplémentaires destinés à réguler le mode de fonctionnement du moteur.

La simplicité de construction assure une fiabilité élevée des pompes, grâce à laquelle elles peuvent fonctionner efficacement pendant environ 5 à 10 ans.

Lors du premier démarrage de la pompe de circulation à eau, il faut dévisser la vis de purge et évacuer l'air de la zone de travail.

Types de pompes pour systèmes de chauffage

Les pompes de circulation modernes se divisent en deux types principaux : « sèches » et « humides ». Elles diffèrent quelque peu par leur construction interne et leur schéma de fonctionnement, mais le mouvement du liquide est toujours assuré par les processus de circulation dans le système. Certains modèles sont équipés de dispositifs de régulation automatique de leur fonctionnement.

Variante n°1 — appareils de type « sec »

La construction d'une pompe de circulation sèche n'implique pas de contact du fluide caloporteur avec le rotor. Sa zone de travail est séparée des pièces du moteur électrique par des bagues spéciales.

Elles sont fabriquées à partir des types de matériaux suivants :

• graphite ;
• céramique ;
• carbure de tungstène ;
• acier inoxydable ;
• oxyde d'aluminium.

Le principe de fonctionnement d'une pompe « sèche » repose sur la rotation d'une roue dans le fluide caloporteur. L'orifice d'arrivée d'eau se trouve au centre de la chambre principale, et le système de canaux d'évacuation se trouve en périphérie.

La zone de travail des pompes de circulation sèches n'est reliée au moteur que par l'arbre, donc si nécessaire, le remplacement de l'entraînement électrique est possible.

La rotation de la roue à aubes de la roue fonctionnelle provoque l'apparition de forces centrifuges qui déplacent le caloporteur du centre du corps vers ses bords. Ce principe de fonctionnement de la pompe de circulation assure un mouvement constant de l'eau à travers sa chambre interne.

Les caractéristiques positives des équipements de chauffage de type sec sont :

• un niveau élevé de rendement – 70-80 % ;
• minimal coup de bélier au démarrage;
• la possibilité d'un positionnement horizontal et vertical du moteur ;
• le pompage de grands volumes de caloporteur grâce à une puissance élevée.

En raison de la combinaison d'économie et de bruit, les pompes sèches sont principalement utilisées dans les systèmes de chauffage des bâtiments industriels, administratifs et des grands immeubles résidentiels.

Par conséquent, on peut souligner les aspects négatifs suivants de ce type d'appareils :

1. Un niveau sonore élevé qui ne permet pas de les utiliser dans les appartements.
2. La nécessité de remplacer les disques d'étanchéité tous les 2-3 ans.
3. Une forte probabilité de fuite du caloporteur vers l'extérieur en cas de rupture de l'étanchéité de la chambre de travail.
4. La nécessité d'un refroidissement externe du moteur.

En raison de leur poids élevé, ces équipements sont installés au sol ou suspendus sur des supports.

Les éléments de la pompe console sont fixés sur un même châssis, et le moteur électrique avec la roue dans le corps sont reliés par un réducteur.

Il existe deux variantes de conception des pompes sèches :

1. Monobloc. Le moteur et le corps métallique de l'appareil sont réunis en une seule structure avec des fixations spécifiques.
2. Console. Un moteur de n'importe quelle puissance peut être raccordé au corps de l'équipement à l'aide de fixations universelles.

Les dispositifs de circulation sèche pour les systèmes de chauffage, avec un entretien approprié, sont plus durables, c'est pourquoi ils remplacent progressivement sur le marché les modèles à rotor humide.

Variante n°2 — pompes à rotor de type humide

Le principe de fonctionnement d'un appareil de circulation avec rotor de type humide est similaire à son homologue en version sèche : lors de la rotation de la roue à aubes, le caloporteur amené au centre se déplace vers la périphérie de la chambre de travail, d'où il est collecté dans les canaux d'évacuation.

Tous les joints internes d'une pompe humide sont statiques et ne sont pas sujets à l'usure dynamique, donc ces modèles sont plus fiables et durables.

Le rotor d'une pompe « humide » est en contact avec le caloporteur, qui assure également le refroidissement du moteur. Ces appareils ne doivent pas fonctionner à sec, car ils surchauffent et brûlent rapidement.

Les composants de l'équipement sont généralement logés dans un seul boîtier et forment une structure unique. En cas de panne d'un élément, on ne le remplace pas, mais on achète une nouvelle pompe.

Le caloporteur à l'intérieur de la chambre de travail parcourt un chemin assez sinueux, c'est pourquoi la douceur du matériau de la surface interne du boîtier détermine le bruit de la pompe.

Avantages de l'appareil avec rotor de type “humide” :

• fonctionnement silencieux ;
• taille compacte ;
• faible consommation d'énergie (30-50 W) ;
• longue durée de fonctionnement sans entretien ;
• coût relativement faible ;
• simplicité d'installation.

Les dispositifs sont souvent intégrés directement dans la conception des chaudières domestiques, facilitant ainsi le choix de l'équipement pour le consommateur lors de l'installation du système de chauffage.

Les appareils de chauffage de ce type présentent également des inconvénients :

• limitations de conception en termes de puissance maximale ;
• faible maintenabilité ;
• faible rendement (40-60%) ;
• nécessité d'un positionnement strictement horizontal de l'axe du moteur.

En raison de leur faible puissance, les variétés de pompes à rotor “humide” sont principalement utilisées dans les systèmes de chauffage des appartements et des maisons à un étage.

Avantages des appareils de circulation

Jusqu'en 1990, les systèmes de chauffage dans les constructions privées étaient conçus et construits principalement sans pompes. Le fluide caloporteur circulait dans les tuyaux par gravité, et sa circulation était assurée par les courants de convection du liquide lors de son chauffage dans la chaudière. Actuellement, on utilise encore des systèmes à circulation naturelle, bien que moins souvent.

Les chaudières à combustible solide bon marché sont fabriquées sans pompes intégrées, car le fabricant ne connaît pas les paramètres du circuit de chauffage. Pour ces systèmes, l'achat d'une pompe à eau est obligatoire.

Aujourd'hui, le mouvement du caloporteur est assuré de manière forcée à l'aide de pompes à eau, qui présentent plusieurs avantages :

1. Charge réduite sur la chaudière grâce à la diminution de la différence de température entre le tuyau d'entrée et le tuyau de sortie.
2. Répartition uniforme de la chaleur dans les pièces en raison de la température identique du caloporteur sur toute la longueur des boucles de chauffage.
3. Possibilité de régulation rapide de la température du caloporteur.
4. Chauffage rapide du système de chauffage lors du démarrage d'une chaudière froide.
5. Absence de nécessité de tuyauteries avec une pente vers la chaudière, assurant le déplacement spontané du caloporteur.
6. Possibilité d'utiliser des tuyaux fins, qui prennent peu de place dans l'espace intérieur de l'appartement.
7. La puissance de la pompe permet de générer dans le circuit de chauffage une pression suffisante pour alimenter en caloporteur plusieurs étages en hauteur.
8. Utilisation de vannes d'arrêt sur les boucles individuelles des réseaux de chauffage.
9. Possibilité d'intégrer la pompe au système de régulation automatique du fonctionnement de la chaudière.

Malgré leurs nombreux avantages, les appareils de circulation présentent deux inconvénients : leur dépendance à l'alimentation électrique et les coûts supplémentaires en électricité.

Mais ces inconvénients sont facilement compensés : l'installation d'une pompe à eau permet d'économiser 10 à 20 % de carburant, et la part du coût de l'électricité dans les dépenses totales de chauffage n'est que de 3 à 5 %. De plus, en cas de coupures fréquentes, vous pouvez installer un onduleur (UPS) qui assure le fonctionnement autonome de la chaudière et de la pompe pendant une certaine période.

Particularités du marquage de l'équipement

Il n'existe malheureusement pas d'exigences unifiées pour le marquage des pompes de circulation. Les fabricants choisissent eux-mêmes la liste des caractéristiques techniques indiquées sur le boîtier de l'appareil.

Il ne faut pas se fier uniquement au marquage lors de l'achat d'une pompe. Il est préférable d'ouvrir le manuel d'utilisation et d'y lire les caractéristiques techniques.

Sur le panneau avant, les informations suivantes sont généralement affichées :

• le sens d'écoulement du fluide caloporteur ;
• le diamètre des tuyaux de raccordement ;
• la pression maximale admissible ;
• le fabricant et le modèle ;
• la température de fonctionnement maximale ;
• le degré de protection ;
• les paramètres de fonctionnement du réseau électrique ;
• les marques de conformité aux réglementations techniques nationales.

Les fabricants peuvent également indiquer d'autres informations à leur discrétion. Les caractéristiques techniques détaillées des appareils sont fournies dans le manuel d'utilisation.

Les unités de mesure varient selon les pays, donc les désignations numériques sur le boîtier peuvent être trompeuses. Il est préférable d'ouvrir le manuel où, à côté des caractéristiques, les unités de mesure sont également indiquées.

À quoi faire attention lors du choix d'une pompe ?

Le choix d'une pompe individuelle pour le circuit de chauffage doit être effectué en tenant compte de nombreux paramètres.

Paramètres techniques de l'équipement

Les équipements de circulation possèdent un certain nombre de caractéristiques qu'il est particulièrement important de prendre en compte lors de l'achat.

On y trouve :

1. Rendement – rapport entre la quantité d'énergie électrique consommée et le travail utile effectué pour le pompage du fluide caloporteur.
2. Pression différentielle – différence de pression entre les orifices de sortie et d'entrée de la pompe.
3. Débit d'eau – volume maximal de fluide caloporteur pompé à travers la chambre de travail avec une résistance minimale du circuit de chauffage.
4. Puissance de consommation électrique.
5. Diamètre des tuyaux – valeur nominale de l'équipement raccordé.
6. Pression nominale maximale (désignée PN) dans le circuit de fonctionnement à 20 °C, pour laquelle le fonctionnement à long terme de l'appareil est garanti pendant la période de garantie.

Ces données sont généralement suffisantes pour confirmer l'adéquation des caractéristiques techniques de la pompe aux paramètres du système de chauffage.

Nous avons examiné les critères de sélection plus en détail dans cet article.

Puissance suffisante de l'appareil

Le choix du modèle spécifique de l'équipement de circulation est influencé par les caractéristiques techniques, ainsi que par les capacités financières de l'acheteur et les propriétés du système de chauffage. Si vous souhaitez économiser, il est important que la puissance de la pompe soit suffisante pour le fonctionnement normal de la chaudière. En effet, le niveau de débit d'eau indiqué dans le manuel est toujours nettement supérieur au niveau réel.

Pour déterminer vous-même la suffisance de la puissance de l'appareil, vous devrez effectuer trois étapes de calcul.

Étape #1 — Déterminer le débit de la pompe

Détermination du débit nécessaire de la pompe à l'aide d'une formule.

La puissance de chauffage thermique requise dépend fortement du matériau des murs, de la présence de fissures dans le sol et de l'étanchéité des cadres de fenêtres.

Pour les appartements dans les immeubles, la puissance de chauffage est considérée comme étant de 75-80 W/m², pour les maisons – 100-120 W/m². La différence de température entre l'entrée et la sortie de la chaudière est généralement de 10 °C.

Il s'avère que pour un appartement d'une superficie de 60 m², un débit réel de pompe de (80*60)/(1,16*10)=414 (l/h) sera suffisant.

Étape #2 — Calculer la hauteur de refoulement

Détermination de la hauteur de refoulement nécessaire pour surmonter la résistance hydraulique totale du système à l'aide d'une formule.

Chaque robinetterie a son propre indicateur de résistance hydraulique, qui est déterminé à l'aide de tableaux spéciaux. Lors du calcul, les valeurs de résistance de tous les éléments de la canalisation sont prises en compte.

La formule indiquée nécessite des calculs complexes utilisant des données de référence, c'est pourquoi pour les systèmes de chauffage domestique et d'appartement, vous pouvez utiliser un graphique simplifié.

La perte de charge dépend fortement du diamètre des tuyaux, donc lors du choix entre deux tailles possibles, il est préférable de choisir la plus grande.

Selon le graphique, la perte de pression dans un appartement avec des tuyaux de diamètre 20 mm sera de 70 mm/m, et en tenant compte de la longueur de la canalisation de 50 m – 3,5 mètres. Ce chiffre doit être multiplié par un coefficient de 1,3-2,2, tenant compte de la résistance de la robinetterie de pression d'eau.

Étape #3 — Déterminer la puissance de la pompe

Détermination de la suffisance de la puissance de la pompe à l'aide du graphique des caractéristiques hauteur-débit.

L'insuffisance de puissance de la pompe à eau entraîne une surconsommation de gaz dans la chaudière et peut même entraîner des pannes fatales.

Ce graphique est indiqué dans le manuel d'utilisation et est unique à chaque modèle de pompe. Si le point d'intersection des paramètres calculés ci-dessus se trouve en dessous de la courbe B, l'appareil convient au système de chauffage ; s'il est au-dessus, il ne convient pas.

Nous avons fourni des recommandations détaillées pour le calcul de la pompe de circulation avec des exemples concrets dans l'article suivant.

Fonctions supplémentaires de l'appareil

Si le mouvement constant du fluide est essentiel pour le système de chauffage, vous pouvez installer une paire de pompes disposées en série dans le circuit. Le deuxième moteur d'un tel système peut être activé en cas d'insuffisance de puissance ou de panne du premier moteur.

Pour automatiser le fonctionnement d'un chauffe-eau chauffé par le circuit de chauffage, vous pouvez utiliser des pompes avec thermostat et minuterie. Le mécanisme intégré assure la mise en marche et l'arrêt du moteur en fonction de la température du fluide caloporteur et de l'heure de la journée.

Le boîtier de bornes peut comporter des boutons de réglage et un panneau indicateur. Les écrans LCD sur les pompes de chauffage sont rarement utilisés en raison de leur intolérance aux températures élevées.

Dans les réseaux de chauffage ramifiés, vous pouvez utiliser des pompes de circulation avec thermostat et régulation progressive de la vitesse de la roue. Grâce à elles, la vitesse du fluide caloporteur est régulée de manière autonome dans différentes boucles, en fonction de sa température. Les pompes avec automatisme coûtent plusieurs fois plus cher et sont rarement utilisées dans les appartements et les petites maisons individuelles.

Le marché propose à la fois des modèles à structure standard et non standard, apportant une fonctionnalité supplémentaire. Le classement des meilleures pompes de chauffage, établi en tenant compte des avis d'utilisateurs réels, nous avons présenté ici.

Autres nuances du choix d'une pompe

Il est important que l'équipement non seulement remplisse sa fonction, mais aussi fonctionne longtemps sans causer de désagréments aux résidents de la maison ou de l'appartement.

Par conséquent, lors du choix de l'appareil, vous devez respecter les règles suivantes :

1. Choisir des fabricants de pompes réputés : Calpeda, Grundfos, WILO. Le prix de leur équipement est supérieur de 20 à 40 %, mais la probabilité de panne est nettement inférieure.
2. Prendre un appareil dont les caractéristiques dépassent de 20 à 30 % les valeurs calculées. Cette marge réduira la charge opérationnelle et augmentera la durée de vie de l'équipement.
3. Faire attention aux dimensions pour que la pompe s'adapte à l'emplacement prévu.
4. Le fonctionnement de l'appareil doit être aussi silencieux que possible pour ne pas déranger les résidents la nuit.
5. Il ne faut pas chercher à acheter un modèle dont la puissance dépasse largement les paramètres calculés. Cela entraînerait non seulement une surconsommation d'électricité, mais aussi un bruit inutile.
6. Choisir une pompe spécifiquement pour les systèmes de chauffage, car elles sont conçues pour des températures de fonctionnement allant jusqu'à 130-150 °C.
7. Il est souhaitable que l'appareil dispose d'une grille intégrée pour filtrer les particules solides en suspension dans le fluide caloporteur.

Les caractéristiques de fonctionnement de l'équipement doivent impérativement correspondre aux paramètres du système de chauffage, il est impossible d'économiser sur ce point. Vous devrez payer uniquement pour un fabricant fiable, une protection renforcée du boîtier et un système de régulation automatique.

La plupart des appareils de circulation domestiques pour le chauffage ne nécessitent pas de réglage. Pour les mettre en marche, il suffit de raccorder les tubulures à la canalisation et de brancher l'appareil sur le réseau électrique. Quant à la façon de procéder correctement à l'installation de la pompe, nous l'avons examinée dans le guide pas à pas.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Comment choisir une bonne pompe de circulation pour le chauffage :

Équipement de circulation DAB :

Comparaison de deux appareils Grundfos : les modèles UPS et Alpha2 :

Il est préférable de consulter des spécialistes pour le choix de la pompe de circulation. Si les vendeurs en magasin peuvent vous indiquer la puissance nécessaire pour un appartement standard, pour l'achat d'un appareil de chauffage destiné à une maison de campagne, vous devrez vous adresser à des professionnels pour des calculs complexes.

Il faut se rappeler qu'on ne peut pas l'échanger en magasin après le début de l'utilisation, il est donc préférable d'acheter directement un modèle adapté.

Souhaitez-vous compléter notre article avec des recommandations utiles sur le choix d'une pompe de chauffage ? Ou avez-vous remarqué une incohérence dans les données présentées ? Écrivez vos remarques dans la section des commentaires – nous prendrons certainement en compte votre avis.

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