Pression dans le vase d'expansion de la chaudière à gaz : normes + comment gonfler et régler

Une chaudière à gaz monotube ou bitube est un équipement qui rend notre vie plus confortable à la maison ou dans un appartement. Les fabricants proposent aujourd'hui une vaste gamme d'appareils à gaz, qui se distinguent par leur puissance, leur fonctionnalité, ainsi que par leur mode d'installation. Cependant, même les modèles les plus chers et les plus fiables peuvent tomber en panne. Convenez qu'il n'est pas très agréable de se retrouver sans chauffage ni eau chaude un soir d'hiver.

Après avoir analysé les causes possibles de pannes des équipements à gaz, nous sommes arrivés à la conclusion que les dysfonctionnements sont le plus souvent dus à un mauvais réglage de la pression dans le vase d'expansion de la chaudière à gaz ou du chauffe-eau. Dans cet article, nous verrons à quoi sert le vase d'expansion, comment y pomper de l'air vous-même et régler la pression optimale.

À quoi sert le vase d'expansion ?

Lors du chauffage, l'eau a tendance à se dilater – l'augmentation de la température accroît le volume du liquide. Dans le circuit de chauffage, la pression commence à monter, ce qui peut avoir un effet destructeur sur l'équipement à gaz et l'intégrité des tuyaux.

Le vase d'expansion (ou vase d'expansion) joue le rôle de réservoir supplémentaire dans lequel la pression expulse l'excès d'eau produit par le chauffage. Lorsque le liquide refroidit et que la pression se stabilise, il retourne dans le système par les tuyaux.

Le vase d'expansion agit comme un tampon de protection, il atténue les coups de bélier qui se forment constamment dans le système de chauffage en raison des démarrages et arrêts fréquents de la pompe, et élimine également le risque de formation de poches d'air.

Pour réduire le risque de formation de poches d'air et éviter d'endommager la chaudière à gaz par un coup de bélier, le vase d'expansion doit être installé avant le générateur de chaleur, sur le retour.

Il existe deux types de vases d'expansion : les types ouverts et fermés. Ils diffèrent non seulement par leur conception, mais aussi par leur mode et leur lieu d'installation. Examinons les caractéristiques de chaque type plus en détail.

Vase d'expansion de type ouvert

Le réservoir de type ouvert est installé au point le plus haut du système de chauffage. Les cuves sont fabriquées en acier. Le plus souvent, elles ont une forme rectangulaire ou cylindrique.

Habituellement, on installe ces vases d'expansion dans le grenier ou les combles. Un montage sous le toit est possible. Il faut impérativement veiller à l'isolation thermique de la structure.

La structure du réservoir de type ouvert comporte plusieurs sorties : pour l'entrée d'eau, l'évacuation du liquide refroidi, l'amenée du tuyau de contrôle, ainsi qu'un tube de sortie pour évacuer le fluide caloporteur vers l'égout. Nous avons écrit davantage sur la conception et les types de réservoirs de type ouvert dans notre autre article.

Fonctions du vase d'expansion de type ouvert :

• contrôle le niveau de caloporteur dans le circuit de chauffage ;
• si la température du système baisse, il compense le volume de caloporteur ;
• lorsque la pression dans le système change, le réservoir agit comme une zone tampon ;
• élimine l'excès de caloporteur du système vers les égouts ;
• évacue l'air du circuit.

Malgré la fonctionnalité des vases d'expansion ouverts, ils ne sont pratiquement plus utilisés. Car ils présentent de nombreux inconvénients, par exemple, une grande taille de cuve, une tendance à la corrosion. Leur installation se fait dans des systèmes de chauffage qui fonctionnent uniquement avec une circulation naturelle de l'eau.

Vase d'expansion de type fermé

Dans les systèmes de chauffage à circuit fermé, on installe généralement un vase d'expansion à membrane, il convient parfaitement à tout type de chaudière à gaz et présente de nombreux avantages.

Le vase d'expansion – est une cuve étanche divisée au milieu par une membrane élastique. Dans la première moitié se trouveront les excès d'eau, et dans la seconde – de l'air ordinaire ou de l'azote.

Les vases d'expansion fermés pour le chauffage sont généralement peints en rouge. À l'intérieur du réservoir se trouve une membrane en caoutchouc. Un élément nécessaire pour maintenir la pression dans le vase d'expansion.

Les réservoirs de compensation à membrane peuvent être fabriqués en forme d'hémisphère ou de ballon. Ce qui convient parfaitement à une utilisation dans un système de chauffage avec chaudière à gaz. Nous vous recommandons de vous familiariser plus en détail avec les spécificités d'installation des réservoirs de type fermé.

Avantages des réservoirs à membrane :

• simplicité d'installation autonome ;
• la résistane à la orrosion ;
• fonctionnement sans appoint régulier de caloporteur ;
• absence de contact de l'eau avec l'air ;
• capacité de fonctionnement en conditions de charge élevée ;
• étanchéité.

L'équipement mural à gaz est généralement livré avec un vase d'expansion. Mais le réservoir supplémentaire n'est pas toujours correctement réglé en usine et peut immédiatement être mis en service dans le chauffage.

Pression de l'air dans le vase d'expansion

La pression de l'air ou de l'azote dans le vase d'expansion pour différentes chaudières à gaz ne sera pas identique, tout dépend du type d'équipement et des caractéristiques de conception. Les normes sont indiquées par le fabricant dans la notice de l'appareil.

Habituellement, la pression dans un nouveau vase d'expansion est de 1,5 atm. Mais ce réglage peut ne pas convenir à un système de chauffage spécifique. Il est facile de réinitialiser les paramètres d'usine. À cet effet, le corps du vase d'expansion est équipé d'un raccord spécial (chez certains fabricants, c'est une valve de gonflage) qui permet de régler la pression de l'air.

La valve se trouve du côté de la chambre à air du réservoir. Elle permet de libérer l'excès de pression ou, au contraire, de gonfler le vase.

Pour le bon fonctionnement de la chaudière à gaz, la pression dans le vase à membrane doit être inférieure de 0,2 atm à celle du système. Sinon, l'eau chaude qui augmente de volume ne pourra pas entrer dans le réservoir.

Dans les petites maisons et appartements pour les systèmes de chauffage fermés, la pression dans le vase d'expansion est généralement admissible entre 0,8 et 1,0 bar (atm). Mais pas moins de 0,7 bar, car de nombreuses chaudières à gaz sont équipées d'une protection et l'appareil ne s'allumera tout simplement pas.

Vous devez vérifier le niveau de pression du réservoir chaque année. Si des fluctuations de pression dans le système de chauffage sont constatées, cela signifie que l'air est sorti du réservoir d'amortissement et que vous devez le regonfler.

Comment régler la pression optimale ?

Le système de chauffage est équipé de manomètres qui permettent de contrôler la pression dans le circuit. Le vase d'expansion lui-même ne dispose pas de raccord pour installer un appareil de mesure. En revanche, il est équipé d'une valve ou d'un clapet pour évacuer et gonfler l'air ou le gaz. La valve est identique à celle des pneus de voiture. Il est donc possible de vérifier et de régler la pression à l'aide d'une pompe à air ordinaire pour voiture avec manomètre.

Pour gonfler le vase d'expansion, même la pompe à main la plus simple pour voiture avec manomètre ou un compresseur automatique convient.

Avant de libérer l'excès de pression ou de gonfler le vase d'expansion d'une chaudière à gaz domestique, il faut préparer le système. Le manomètre de voiture indique la valeur en MPa ; les données obtenues doivent être converties en atmosphères ou en bars : 1 bar (1 atm) = 0,1 MPa.

Algorithme de mesure de la pression :

1. Éteignez la chaudière à gaz. Attendez que l'eau cesse de circuler dans le système.
2. Fermez toutes les vannes d'arrêt sur la section avec le vase d'expansion et vidangez le fluide caloporteur par le raccord de vidange. Pour les chaudières avec vase intégré, fermez le retour ainsi que l'alimentation en eau.
3. Branchez la pompe à la valve du réservoir.
4. Gonflez l'air jusqu'à 1,5 atm. Attendez un peu que les restes d'eau s'écoulent, puis remettez de l'air.
5. Fermer les vannes de la robinetterie d'arrêt et, à l'aide d'un compresseur, augmenter la pression jusqu'aux paramètres indiqués dans la notice ou jusqu'au niveau — pression du système moins 0,2 atm. En cas de surpression du réservoir, purger l'excès d'air.
6. Retirer la pompe du raccord, visser le capuchon et fermer le raccord de vidange. Remplir le système d'eau.

Il est possible de vérifier le réglage correct de la pression d'air lorsque la chaudière atteint ses paramètres de fonctionnement.

Si le réservoir est correctement gonflé, l'aiguille du manomètre de l'appareil indiquera une montée en pression régulière, sans aucun saut ni à-coup.

En cas de réglage incorrect de la pression d'air dans le vase d'expansion, des dysfonctionnements de tout le système de chauffage peuvent survenir. Si le vase est trop gonflé, ses propriétés compensatrices ne fonctionneront pas. En effet, l'air poussera l'excès d'eau chauffée hors du réservoir, augmentant ainsi la pression dans les tuyaux du système de chauffage.

Et avec des indications de pression trop basses du réservoir de compensation, l'eau poussera simplement la membrane et remplira tout le réservoir. En conséquence, lorsque la température du fluide caloporteur augmente, la soupape de sécurité s'actionnera.

Parfois, dans les chaudières gaz à double circuit, les dispositifs de sécurité se déclenchent même avec un réglage correct de la pression du vase d'expansion intégré. Cela indique que le volume du réservoir est trop petit pour ce système de chauffage. Dans cette situation, il est recommandé d'installer un vase d'expansion supplémentaire.

Rôle du réservoir supplémentaire d'une chaudière bitube

En général, les réservoirs de compensation intégrés dans les chaudières gaz ont un volume d'environ 6 à 8 litres. Ils sont conçus pour compenser l'expansion de 120 litres de fluide caloporteur circulant dans le système de chauffage. Dans des conditions normales d'utilisation pour un petit appartement ou une maison, ce vase d'expansion est suffisant.

Lors de l'installation de radiateurs de forme et de taille non standard, il est impératif d'équiper le système de chauffage d'un vase d'expansion supplémentaire. En effet, ces radiateurs contiennent plus d'eau.

Si la surface de chauffage est grande, si un plancher chauffant est installé ou s'il y a de nombreux radiateurs dans les pièces, le volume du réservoir intégré standard sera insuffisant, car plus d'eau est utilisée.

Lors du chauffage, l'excès de fluide caloporteur remplit complètement le réservoir. Et comme il ne reste plus d'espace libre dans le réservoir, la pression de l'eau augmente dans le système de chauffage lui-même et une décharge d'urgence se produit via la soupape de sécurité. Après cela, la chaudière à gaz se mettra automatiquement en marche, mais elle ne pourra probablement pas fonctionner.

Pour éviter ces conséquences néfastes, un vase d'expansion supplémentaire avec membrane est installé dans le système de chauffage pour la chaudière gaz à double circuit. Lorsque le réservoir standard est complètement rempli, l'eau se dirige vers le vase de réserve. Après refroidissement, le liquide retourne dans les radiateurs.

Calcul du volume du vase d'expansion

Assurer un fonctionnement stable du système de chauffage n'est pas difficile, l'essentiel est de choisir correctement le volume du réservoir de compensation. Le calcul du volume de l'expansion doit être effectué en tenant compte du mode de fonctionnement le plus intense de la chaudière à gaz. Lors des premiers démarrages du chauffage, la température de l'air n'est pas encore très basse, donc l'équipement fonctionnera à charge moyenne. Avec l'arrivée des gelées, l'eau se réchauffe davantage et sa quantité augmente, nécessitant plus d'espace supplémentaire.

Il est recommandé de choisir un réservoir d'une capacité d'au moins 10 à 12 % de la quantité totale de liquide dans le système de chauffage. Sinon, le réservoir pourrait ne pas supporter la charge.

Il est possible de calculer soi-même la capacité exacte du vase d'expansion. Pour cela, il faut d'abord déterminer la quantité de liquide caloporteur dans tout le système de chauffage.

Méthodes de calcul du volume d'eau dans le système de chauffage :

1. Vider complètement le liquide caloporteur des tuyaux dans des seaux ou un autre récipient afin de pouvoir compter le volume en litres.
2. Remplir les tuyaux d'eau via un compteur d'eau.
3. On additionne les volumes : la capacité de la chaudière, la quantité de liquide dans les radiateurs et les tuyaux.
4. Calcul basé sur la puissance de la chaudière – on multiplie la puissance de la chaudière installée par 15. Ainsi, pour une chaudière de 25 kW, il faudra 375 litres d'eau (25*15).

Une fois la quantité de liquide caloporteur calculée (exemple : 25 kW*15=375 litres d'eau), on calcule le volume du vase d'expansion.

Il existe de nombreuses méthodes, mais elles ne sont pas toutes précises et la quantité d'eau pouvant être contenue dans le système de chauffage peut être considérablement plus importante. Par conséquent, le volume du vase d'expansion est toujours choisi avec une petite marge.

Les méthodes de calcul sont assez complexes. Pour les maisons à un étage, on utilise la formule suivante :

Volume du vase d'expansion = (V*E)/D,

Où

• D – indicateur d'efficacité du réservoir ;
• E – coefficient de dilatation du liquide (pour l'eau – 0,0359) ;
• V – quantité d'eau dans le système.

L'indicateur d'efficacité du réservoir est obtenu par la formule :

D = (Pmax – Ps)/(Pmax +1),

Où

• Ps = 0,5 bar – indicateur de pression de charge du vase d'expansion ;
• Pmax – pression maximale du système de chauffage, en moyenne 2,5 bar.
• D = (2,5-0,5)/(2,5+1)=0,57.

Pour un système avec une puissance de chaudière de 25 kW, un vase d'expansion d'un volume de : (375*0,0359)/0,57=23,61 L est nécessaire.

Et bien que la chaudière à gaz à double circuit dispose déjà d'un réservoir intégré de 6 à 8 L, en regardant les résultats des calculs, nous comprenons qu'un fonctionnement stable du système de chauffage sans installation d'un vase d'expansion supplémentaire ne sera pas possible.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vous pouvez apprendre à calculer vous-même le volume du réservoir hydraulique et à régler sa pression en regardant les vidéos ci-dessous.

Méthode simple pour déterminer le volume du vase d'expansion :

Instructions pour le réglage indépendant du niveau de pression dans le vase d'expansion :

Les chaudières à gaz doivent obligatoirement être équipées de vases d'expansion. Ceux-ci « absorbent » l'excès de caloporteur produit par le chauffage et empêchent la formation de poches d'air. Dans les équipements à double circuit, ces dispositifs sont intégrés, mais leur volume est souvent insuffisant pour un fonctionnement sans problème du chauffage.

Il faut choisir les réservoirs de compensation en fonction des valeurs de pression et du volume de caloporteur dans le système. Il est important de régler correctement le réservoir, sinon il ne pourra pas assurer un fonctionnement continu et stable de la chaudière à gaz.

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