J-M R. D-BTP

1. LES VANNES DE REGULATION J-M R. D-BTP 2006

2. Définitions Montages Actionneurs

3. Définitions Kv Autorité Pression différentielle Caractéristiques des vannes Astuce

4. Kv 1/6 Le Kv d’une vanne est le débit en m3/h qui occasionnerait dans la vanne grande ouverte une perte de charge de 1 bar. Q = Kv m3/h DP 1 bar C’est ce coefficient Kv qui déterminera le diamètre nominal de la vanne de régulation.

5. 2 2 Q1 Q DP1 DP = = Q2 Kv DP2 1 bar DP 1 bar . Q = Kv DP 10200 mmCE . Q = Kv DP Kv 2/6 La perte de charge varie comme le carré du débit : donc : Q ou :

6. Q DP 10200 mmCE . 3 m3/h = 10200 mmCE . Q 1000 mmCE = Kv DP Kv 3/6 Exemple 1 : Quel est le Kv d’une vanne qui présente une perte de charge de 1 mCE pour un débit de 3 m3/h ? 9,58 m3/h =

7. Q 0,5 bar . 5 = DP 1 bar DP DP Q . Kv = = Q Kv 1 bar 1 bar Kv 4/6 Exemple 2 : Quel est le débit qui occasionne dans une vanne de Kv 5 m3/h une perte de charge de 0,5 bar ? 3,53 m3/h =

8. 2 Q DP = Q Kv 1 bar DP 2 3 m3/h . 1 bar = 4 m3/h 2 Q . 1 bar = DP Kv Kv 5/6 Exemple 3 : Quelle est la perte de charge d’une vanne de Kv 4 m3/h lorsqu’elle est traversée par un débit de 3 m3/h ? 0,56 bar =

9. Kv 6/6 Si le terme Kv est un terme général, on peut également parler de :

10. DPv a = DPv + DPr Autorité 1/5 Le rôle d’une vanne de régulation est de modifier un débit. Une vanne aura une bonne autorité si elle peut modifier le débit sur toute sa levée. L’autorité d’une vanne de régulation ( a ) aussi appelée « perte de charge relative » est définie ainsi : DPv : perte de charge de la vanne de régulation DPr : perte de charge du réseau où le débit varie en fonction de la levée de la vanne

11. DPv réseau a = DPv + DPr Autorité 2/5 Autorité d’une vanne 2 voies : DPv DPr

12. DPv a = DPv + DPr UTILISATION Autorité 3/5 Autorité d’une vanne 3 voies : DPv DPr En montage « mélange » ou « répartition », le débit varie dans la chaudière !

13. DPv a = DPv + DPr UTILISATION Autorité 4/5 Autorité d’une vanne 3 voies : DPv DPr En montage « décharge », le débit varie dans le circuit utilisation !

14. DPv a = DPv + DPr Autorité 5/5 L’autorité se calcule en considérant les vannes deux ou trois voies grandes ouvertes. L’autorité devra toujours être comprise entre 0,3 et 0,7 pour que la vanne fonctionne bien (fasse bien varier le débit sur toute sa levée). La plupart du temps on se fixe une autorité de 0,5, ce qui signifie que la vanne grande ouverte présentera la même perte de charge que le réseau dont elle fait varier le débit. Pour le calcul des pertes de charge en vue de déterminer le circulateur, il faudra donc d'abord calculer les pertes de charge des tronçons de réseau où le débit varie avant de déterminer la vanne de régulation afin d’en connaître la perte de charge qui viendra s’ajouter à celles de la boucle.

15. P différentielle = DPv + DPr Pression différentielle 1/2 La pression différentielle est l’écart des pressions s’exerçant de part et d’autre du clapet de la vanne lorsqu’elle est grande ouverte. Cette pression créera une force qui tendra à ouvrir ou à fermer le clapet selon la position de la vanne dans le circuit. C’est la différence entre la pression existant à la voie commune de la vanne et celle existant dans la voie de bipasse. Cette différence de pressions est égale à la somme de la perte de charge de la vanne et de celle du réseau où le débit varie.

16. Pression différentielle 2/2 DPv DPr P P P différentielle DPv DPr P P P différentielle

17. Caractéristiques des vannes Vanne à caractéristique linéaire Vanne à caractéristique quadratique Vanne à caractéristique logarithmique Vanne à puissance calorifique linéaire

18. Caractéristiques des vannes Vanne à caractéristique linéaire La meilleure progressivité de la puissance thermique est obtenue avec une autorité a=1. Il est impensable de choisir cette valeur. Ce type de vanne ne peut pas être utilisé en régulation continue. Il peut être utilisé en régulation TOR.

19. Caractéristiques des vannes Vanne à caractéristique quadratique La meilleure progressivité de la puissance thermique est obtenue avec une autorité a=1. Il est impensable de choisir cette valeur, mais si la hauteur manométrique de la pompe le permet, une autorité de 0,6 à 0,7 donne une progressivité acceptable.

20. Caractéristiques des vannes Vanne à caractéristique logarithmique Dans ce type de vanne, le déplacement du clapet produit une variation de débit proportionnel au débit total précédent le changement. La meilleure progressivité de la puissance thermique est obtenue avec une autorité de 0,6 à 0,7.

21. Caractéristiques des vannes Vanne à puissance calorifique linéaire Dans ce type de vanne, le constructeur a conçu le clapet de façon à obtenir une puissance calorifique proportionnelle à la levée du clapet pour une autorité de 0,5. Une autorité trop grande aurait le même effet qu’une autorité trop petite.

22. A B A - B B - A A - B B - A C - B C - A A - C B - C C Astuce

23. Montages Types de vannes trois voies Fonctionnement des vannes trois voies Montage mélange Montage répartition Montage décharge Montage décharge inversée Montage en injection

24. Types de vannes trois voies Les vannes trois voies peuvent être à tournant (disque, secteur ou boisseau), leur manœuvre nécessite un mouvement de rotation. Les vannes trois voies peuvent être à clapet, leur manœuvre nécessite un mouvement longitudinal.

25. débit variable débit variable débit constant Fonctionnement des vannes trois voies 1/2 Une vanne trois voies possédera : - une voie où le débit ne change pas, - deux voies où les débits varient en fonction de l’ouverture de la vanne. Sur les schémas, la voie où le débit est constant doit être différenciée des deux autres. Ici, elle restera blanche alors que les autres voies seront noircies. (en musique, une blanche vaut deux noires)

26. Fonctionnement des vannes trois voies 2/2 en MELANGE ( deux entrées – une sortie ) en REPARTITION ( une entrée – deux sorties )

27. UTILISATION débit constant débit variable température variable Montage mélange La vanne travaille en mélange, elle permet de faire varier la température de départ vers l’utilisation. La pompe se situe du côté utilisation.

28. Point de mélange UTILISATION débit constant débit variable température variable Montage répartition La vanne travaille en répartition, elle permet de faire varier les débits arrivant au point de mélange et donc la température de départ vers l’utilisation. La pompe se situe du côté utilisation.

29. UTILISATION débit variable débit constant température constante Montage décharge La vanne travaille en répartition, elle permet de faire varier le débit passant dans l’utilisation. La pompe se situe du côté production.

30. UTILISATION débit variable débit constant température constante Montage décharge inversée La vanne travaille en mélange sur le retour, elle permet de faire varier le débit passant dans l’utilisation. La pompe se situe du côté production.

31. injection UTILISATION débit constant débit constant température variable Montage en injection La vanne travaille en répartition, elle permet de maintenir les débits constants sur l’utilisation et la production et, en s’ouvrant ,de modifier la température de départ en injectant de l’eau chaude dans le circuit utilisation avec extraction de la même quantité d’eau froide. Elle pourrait tout aussi bien être posée en mélange sur le retour

32. Actionneurs Moteur thermique Servo moteur « 3 points » Moteur électro-hydraulique

33. Molette « manuelle » Élément dilatable Tige de poussée Clapet de vanne Moteur thermique Le « moteur » est constitué d’un élément dilatable équipé d’une résistance électrique. Lorsque la résistance est alimentée, l’élément se dilate et pousse une tige qui vient ouvrir le clapet de vanne. Lorsque la résistance n’est plus alimentée, l’élément dilatable se refroidit doucement et un ressort situé dans la vanne ramène le clapet vers la fermeture. Une molette, placée sur le moteur, permet de comprimer le ressort hors tension et donc d’ouvrir la vanne manuellement.

34. N Y1 Y2 Servo moteur « 3 points » 1/4 ouverture L’actionneur est un moteur électrique et équipe généralement une vanne tournante. Principe : Si l’alimentation se fait par Y1, le moteur tourne et la vanne s’ouvre lentement.

35. N Y1 Y2 Servo moteur « 3 points » 2/4 fermeture L’actionneur est un moteur électrique et équipe généralement une vanne tournante. Principe : Si l’alimentation se fait par Y2, le moteur tourne dans l’autre sens et la vanne se ferme lentement.

36. N Y1 Y2 Servo moteur « 3 points » 3/4 arrêt L’actionneur est un moteur électrique et équipe généralement une vanne tournante. Principe : Si l’alimentation ne se fait plus, le moteur ne tourne plus et la vanne reste dans sa position précédente.

37. Marche « manuelle » Fins de course N Y1 Y2 Servo moteur « 3 points » 4/4 Le moteur est équipé de fins de course qui couperont son alimentation avant d’arriver en butée. Le réglage des cames de fin de course devra être contrôlé avant la mise en service du système ! Ce type de servo moteur est équipé d’un système permettant le positionnement de la vanne en « manuel ».

38. pompe électrovanne ressorts Molette « manuelle » tige Moteur électro-hydraulique Le « moteur » est un vérin hydraulique équipé d’une pompe et d’une électrovanne. Lorsque le moteur est alimenté, l’électrovanne est fermée et la pompe injecte l’huile sur le dessus du vérin. Celui-ci descend doucement en poussant une tige qui vient ouvrir le clapet de vanne. Lorsque le moteur n’est plus alimenté, la pompe s’arrête et l’électrovanne s’ouvre. De puissants ressorts remontent le vérin doucement et la tige ramène le clapet de vanne vers la fermeture. Une molette permet d’ouvrir la vanne hors tension en comprimant les ressorts.