Choix de la pompe de circulation : dispositif, types et règles de sélection de la pompe de chauffage

Les systèmes de chauffage par gravité ne fonctionnent pleinement que dans les maisons individuelles à un étage d'une superficie allant jusqu'à 100 m². Si vous devez chauffer un immeuble collectif ou une maison spacieuse, un système à circulation forcée est indispensable. La meilleure solution est de sélectionner une pompe de circulation et d'installer l'appareil dans le circuit de chauffage.

Nous vous proposons de comprendre quelles tâches la pompe remplit dans le système de chauffage, comment l'appareil est conçu et fonctionne. Nous avons décrit les particularités de fonctionnement des différents types de pompes et défini les critères principaux d'un choix judicieux. Les informations fournies vous aideront à choisir le modèle de pompe de circulation approprié et à ne pas être déçu de votre achat.

Pourquoi une pompe est-elle nécessaire dans le système de chauffage ?

Les pompes de circulation – sont des équipements hydrauliques qui assurent le déplacement forcé du caloporteur chauffé dans un circuit fermé. Ces appareils contribuent à un chauffage uniforme et rapide de l'ensemble du système.

Les pompes de circulation sont installées :

• dans le but d'améliorer l'efficacité énergétique de l'équipement de chaudière ;
• dans les cas où il n'est pas possible d'assurer la circulation naturelle du fluide ;
• en l'absence d'un groupe de pompage intégré dans le générateur de chaleur ;
• pour les systèmes de chauffage avec un schéma bitube, permettant de régler les paramètres de chaque radiateur individuel ;
• pour surmonter l'inertie des systèmes autonomes à circulation naturelle du fluide utilisé pour le transfert d'énergie thermique.

Le caloporteur doit se déplacer dans le circuit fermé du système de chauffage à une certaine vitesse pour assurer le transfert de chaleur aux radiateurs.

Avec une circulation naturelle, cette condition n'est pas toujours réalisable – en conséquence, l'équipement de chauffage ne chauffe pas ou chauffe de manière inégale.

C'est pourquoi des pompes de circulation sont installées dans les systèmes de chauffage. Ces appareils assurent le transport du fluide caloporteur dans le réseau à grande vitesse, minimisant ainsi la charge sur la chaudière. Lors du retour à l'élément chauffant, l'eau reste chaude, ce qui nécessite moins d'énergie pour le réchauffage.

Conception et principe de fonctionnement de la pompe

Par sa conception, la pompe de circulation ressemble à une installation de drainage. La pompe se compose d'un boîtier robuste en acier inoxydable/fonte/aluminium et d'une partie électrique comprenant un enroulement de stator avec un rotor en céramique/acier intégré.

L'installation d'un dispositif de pompage pour la circulation forcée améliore considérablement l'efficacité des systèmes d'eau chaude sanitaire et de chauffage autonome.

Sur l'arbre de la partie rotative du moteur électrique, la roue est fixée de manière immobile.

La roue de travail se compose de deux disques parallèles reliés par des pales incurvées radialement. Sur l'un d'eux se trouve une ouverture pour l'écoulement du fluide caloporteur, sur l'autre une petite ouverture pour la fixation de la roue sur l'arbre du moteur électrique.

Les parties du boîtier des pompes de circulation sont fabriquées en acier et en alliages résistants. Sous les parois du boîtier se trouve un rotor caché avec une roue fixée.

Le moteur électrique lui-même est équipé d'une carte de commande spéciale et de bornes pour le raccordement des fils. Dans les pompes de circulation sans électronique, un condensateur est installé à la place de la carte, et un sélecteur de vitesse se trouve sur le boîtier de bornes.

Lors de l'alimentation électrique, la roue à aubes tourne, créant un vide dans le tuyau et refoulant le fluide caloporteur. Le rotor crée un mouvement du fluide de travail depuis la vanne d'entrée jusqu'à la vanne de sortie.

La pompe prélève constamment l'eau d'un côté et la refoule dans le système de chauffage de l'autre. La force centrifuge facilite le transport du fluide dans toute la canalisation.

La pression générée surmonte la résistance dans différentes parties du circuit et assure la circulation du fluide caloporteur.

À en juger par l'intensité des ventes, les appareils les plus populaires sur le marché national proviennent des fabricants suivants :

Types et avantages des pompes de circulation

Selon leurs caractéristiques de construction, les pompes à circulation forcée sont divisées en unités de transfert à rotor noyé et en dispositifs à haut rendement à rotor sec.

Pompes de type “humide”. Le rotor et la roue de ces pompes sont en contact direct avec le fluide de travail, qui remplit simultanément deux fonctions essentielles : lubrification et refroidissement de l'appareil. Le rotor et le stator de ces pompes sont séparés par une enceinte spéciale assurant l'étanchéité des éléments du moteur électrique sous tension.

Ces pompes de circulation de type « humide » sont équipées d'un régulateur de vitesse à plusieurs paliers. Cela permet de choisir le mode de fonctionnement optimal et donc de contrôler la consommation électrique.

Le rotor du moteur électrique et la roue de travail des pompes se trouvent dans l'eau pompée, qui humidifie les éléments de support et refroidit constamment le moteur (+).

Les unités à rotor noyé ont une construction modulaire. Les modules individuels sont sélectionnés en fonction de la hauteur de refoulement et du débit requis. La construction modulaire simplifie considérablement la réparation de la pompe, car un module défectueux peut être facilement et rapidement remplacé par un neuf.

Les pompes de circulation de ce type sont utilisées dans les petits systèmes de chauffage. Elles fonctionnent pratiquement sans bruit et conviennent donc parfaitement à une installation dans les habitations.

Le moteur électrique des pompes à rotor noyé ne nécessite pas de refroidissement supplémentaire car il est en contact permanent avec l'eau. L'intérieur de la pompe contient un nombre réduit de pièces en mouvement, ce qui minimise la nécessité d'un entretien fréquent.

Les principaux avantages de l'utilisation des pompes de type « humide » :

• faible niveau sonore ;
• dimensions réduites et poids léger ;
• consommation électrique minimale ;
• réglage simple des paramètres, entretien et réparation faciles ;
• longue durée de vie.

Les unités à rotor noyé présentent également des inconvénients. Elles sont très sensibles à la qualité du fluide de travail. La présence de fines particules abrasives dans l'eau entraîne une usure accélérée de la partie hydraulique de la pompe.

De plus, le rendement de ces pompes de circulation ne dépasse pas 55 %. Cependant, cette valeur est tout à fait suffisante pour des canalisations de faible longueur, c'est pourquoi les pompes qui sont en contact direct avec l'eau sont souvent utilisées dans les systèmes de chauffage individuels.

Pour un fonctionnement sans incident des unités de type « humide », il est nécessaire que l'installation de la pompe soit correctement effectuée. L'exigence principale est une orientation spatiale strictement horizontale de l'arbre. Ce n'est qu'avec une telle configuration qu'une lubrification complète des roulements par le fluide est assurée.

Un montage correct de la pompe de circulation est la garantie d'un fonctionnement stable du système de chauffage pendant toute la durée de vie.

Les pompes à rotor sec sont utilisées avec succès pour le pompage de grands volumes de fluide caloporteur dans les grandes installations. L'ensemble rotor de ces dispositifs n'entre pas en contact avec l'eau.

La partie carrosserie des pompes de circulation de type « sec » est fabriquée en fonte solide ou en acier galvanisé. La surface est recouverte de compositions protectrices spéciales pour prévenir les phénomènes de corrosion.

Les unités à rotor sec conviennent à une utilisation collective dans les immeubles résidentiels à plusieurs étages, les centres de loisirs et les bureaux, ainsi que dans les installations industrielles.

La conception des pompes de type « sec » offre une puissance accrue. Ces modèles de pompes sont capables de générer une pression élevée dans les circuits de chauffage (+)

Entre le moteur électrique et la partie pompe, il y a un joint d'étanchéité coulissant spécial (2 bagues de protection) qui isole les éléments fonctionnels de base de la pénétration de liquide.

Ces bagues sont bien polies et sont en contact étroit l'une avec l'autre. L'une d'elles (dynamique) est montée sur l'arbre rotatif. La bague statique est solidement fixée dans le corps de la pompe.

Un mince film d'eau scelle de manière fiable la connexion des bagues de protection grâce aux différences de pression entre le circuit et le milieu extérieur.

Pour la fabrication des bagues d'étanchéité, on utilise du charbon obtenu par agglomération à l'huile. Dans certaines modifications de pompes destinées à être utilisées dans des conditions extrêmes, des bagues de protection métalliques/céramiques sont installées.

Le rendement des dispositifs à rotor sec atteint 85 %. C'est un excellent indicateur par rapport aux pompes de type « humide ». Cependant, les unités « sèches » produisent beaucoup de bruit à cause du ventilateur de refroidissement, c'est pourquoi elles sont installées dans des pièces séparées avec une bonne isolation phonique.

Les pompes de circulation de type « sec » existent en 3 variétés :

• monobloc ;
• à consoles ;
• « In-line ».

Les pompes monobloc appartiennent à la catégorie des unités basse pression. Le moteur électrique et la pompe dans ces appareils sont montés dans un seul bloc. Elles se distinguent par leur simplicité d'utilisation et d'entretien. Elles conviennent pour une utilisation dans les établissements publics et les immeubles résidentiels.

Les dispositifs de pompage à consoles sont assemblés sur une base commune, les axes de la pompe et du moteur étant alignés. La tubulure d'aspiration est située sur la partie extérieure de la volute, la tubulure de refoulement se trouve du côté opposé sur le corps.

Si les unités à consoles sont installées dans les entreprises industrielles ainsi que dans les systèmes d'approvisionnement en eau urbains, les pompes de type In-line sont montées directement sur la canalisation principale.

Les pompes de type « In-line » sont montées directement sur la canalisation principale. Les tubulures d'entrée d'aspiration et de sortie de refoulement sont situées sur la même ligne, un mécanisme automatique de compensation de l'usure des bagues d'étanchéité est prévu.

Avantages de l'utilisation des pompes de circulation à rotor sec :

• haute performance ;
• l'efficacité énergétique ;
• exigences peu élevées quant à la qualité du fluide caloporteur – le liquide pompé peut contenir des impuretés neutres ;
• réparation simple et remplacement des pièces détachées.

En outre, aujourd'hui, les fabricants d'équipements de chauffage proposent aux acheteurs potentiels des modèles de pompes jumelées. Ces appareils sont utilisés pour la réserve de puissance et une sécurité supplémentaire en cas de situation d'urgence.

Les moteurs d'une pompe jumelée peuvent fonctionner ensemble ou séparément. En cas de panne d'une pompe, le second appareil continue de fonctionner normalement, assurant le fonctionnement ininterrompu de la chaudière.

Un fonctionnement fiable et sans défaillance du système de chauffage est assuré par des pompes de circulation jumelées, dont les deux roues sont connectées en parallèle.

Avec une utilisation correcte, la durée de vie d'une pompe de circulation est d'au moins 10 ans.

Comment choisir correctement l'équipement de pompage ?

L'efficacité de fonctionnement de la pompe dépend de paramètres de base – le débit et la hauteur manométrique. Le débit indique la quantité de liquide caloporteur que l'unité doit pomper par unité de temps. Ce paramètre est déterminé à partir des conditions de charge maximale.

La hauteur manométrique est une grandeur exprimant l'énergie du flux de liquide utilisé comme caloporteur. Elle tient compte de la résistance hydraulique de l'ensemble du système.

Il convient également de prêter attention à la température maximale. Comme la pompe transportera de l'eau chauffée, elle doit supporter des températures allant jusqu'à 110 °C.

Il est très important de choisir la puissance appropriée de la pompe de circulation. Un appareil de faible puissance ne parviendra pas à pomper le volume nécessaire de fluide caloporteur. Les paramètres de la pompe sont choisis sur la base de calculs effectués.

Si l'on installe un appareil plus puissant, un bruit désagréable apparaîtra dans la canalisation. De plus, dans ce cas, les éléments fonctionnels de l'équipement de la chaudière s'useront beaucoup plus rapidement que ce qui est annoncé par le fabricant.

La puissance de la pompe de circulation doit être suffisante pour faire face à la résistance hydraulique dans un circuit fermé

Les spécialistes recommandent de choisir la pompe de circulation dès la phase de conception du système d'alimentation en chaleur. Si la longueur de la canalisation ne dépasse pas 80 m, il suffit d'installer une pompe. Pour une plus grande longueur, il est judicieux de monter plusieurs dispositifs de pompage.

Lors de l'achat, il faut également prêter attention aux matériaux dont sont fabriqués les éléments fonctionnels de la pompe. La plupart des pièces sont en contact direct ou indirect avec le fluide de travail chauffé, et sont donc sujettes à une usure rapide.

Il est donc judicieux de privilégier les pompes de circulation avec des roulements en céramique et un assemblage rotor.

L'électronique joue un rôle non négligeable. Pour réguler les températures à l'intérieur des locaux, des vannes thermostatiques sont installées dans les circuits de chauffage. Lorsque la température augmente, elles se ferment, et la pression dans les tuyaux augmente.

À la suite de ces processus, un bruit désagréable apparaît. Pour vous en débarrasser, vous devez faire passer la pompe de circulation à un régime plus bas, mais le faire manuellement n'est pas pratique.

Des pompes avec électronique intégrée vous aideront à accomplir cette tâche rapidement et efficacement. Ces appareils régulent en douceur les variations de pression dans la canalisation en fonction des changements de débit de liquide.

Les principaux avantages des pompes modernes sont l'économie et la durabilité, les dimensions compactes, le faible niveau sonore, le mode de fonctionnement automatique et un panneau de commande pratique.

Il convient également de noter les fonctionnalités supplémentaires des pompes, à savoir :

• réglage en douceur ;
• contrôle des vitesses ;
• mode de fonctionnement automatique ;
• écran d'affichage informatif intégré.

Les modèles les plus simples de pompes de circulation – sans possibilité de régler la vitesse de transport du fluide. Les pompes multifonctionnelles modernes sont des unités à deux/trois vitesses avec réglage progressif. Elles se distinguent par une grande précision de réglage.

L'équipement fonctionnant en mode automatique est équipé d'un panneau de commande. Les réglages de ces appareils sont vastes et dépendent uniquement de la modification des dispositifs.

Il peut s'agir d'un réglage automatique de la vitesse en fonction des variations de température de l'air intérieur, d'une minuterie électronique de marche/arrêt, d'un démarrage automatique de la pompe à vitesse de débit minimale.

La présence d'un écran numérique permet d'obtenir toutes les informations nécessaires sur le fonctionnement de la pompe : température du fluide caloporteur, résistance dans le circuit fermé, débit, erreurs, etc.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Règles de choix de l'équipement de circulation en vidéo :

Les subtilités du calcul de la hauteur manométrique et du débit dans la vidéo :

Vidéo sur la structure, le principe de fonctionnement et l'installation de la pompe de circulation :

Un système de chauffage moderne avec une pompe intégrée pour la circulation forcée permet de chauffer les pièces d'habitation en quelques minutes seulement après le démarrage du générateur de chaleur.

Un choix rationnel de la pompe de circulation et une installation de qualité augmentent considérablement l'efficacité de l'utilisation de l'équipement de chaudière grâce à une économie de ressources énergétiques d'environ 30 à 35 %.

Vous recherchez une pompe de circulation pour votre système de chauffage ? Ou avez-vous de l'expérience avec de tels appareils ? N'hésitez pas à partager votre expérience avec les lecteurs, à poser des questions et à participer aux discussions. Le formulaire de commentaires se trouve ci-dessous.