Danfoss Equilibrage des réseaux chauffage, clim et ECS Application guide [fr]

Génie climatique

Equilibrage des réseaux chauffage, clim et ECS

100%

débit variable

www.chauffage.danfoss.fr

Sommaire

	Panorama produits	pages 2 et 3
	Pourquoi l’équilibrage ?	pages 4 à 7
	Tertiaire
	Panneaux rayonnants réversibles à 2 serpentins indépendants		page 8
	Panneaux rayonnants réversibles à 1 serpentin commun		page 9
	Ventilo-convecteurs 4 tubes		page 10
	Ventilo-convecteurs déjà équipés de V2V		page 11
	Aérothermes		page 12
	Centrale de traitement d’air		page 13
	Boutique centre commercial		page 14
	Groupe de production d’eau glacée		page 15
	Résidentiel
	Robinet thermostatique auto-équilibrant Dynamic Valve™		page 16
	Robinets thermostatiques et équilibrage automatique		page 17
	Radiateurs monotube		page 18
	Plancher chauffant, rénovation anciens systèmes		page 19
	Plancher chauffant avec collecteurs et régulation par pièce		page 20
	Kit CIC pour radiateurs bitube		page 21
	Modules thermiques d’appartement	page 22 et 23
	Bouclage ECS
	Lutte contre la légionellose	pages 24 et 25
	Débit mini sur pompe
	Vanne de bipasse		page 26
	Débit mini sur branche		page 27

Sous-station, échangeur à plaques

	Neuf et rénovation	page 28
	Gamme de vannes automatiques	page 29
	Focus produits
	Vanne de régulation indépendante de la pression	page 30
	RA-DV : robinet thermostatique auto-équilibrant	page 31
	Corps réglable RA-N	page 32
	Vanne automatique ASV-PV : réglage	page 33
	Explications
	Robinets thermostatiques	pages 34 et 35
	Appréhender un réseau hydraulique	page 36
	Pompe à vitesse variable	page 37
	Economies d’énergie
	Economies d’énergie – Retour sur investissement	pages 38 et 39

Vannes de régulation indépendante de la pression AB-QM page 40

	L’ expérience Danfoss en matière d’économie d’énergie	page 41
	Références	pages 42 et 43
	Produits
	Les outils	page 44

1

Domaines de compétences

•Résidentiel	•Résidentiel
rénovation	neuf

2

Découvrez la nouvelle version du guide d’applications Débit Variable de Danfoss.

Du radiateur dans l’appartement ou de la poutre froide dans les bureaux jusqu’à la chaufferie ou la sous-station, la compréhension du débit variable met en évidence l’intérêt et la nécessité d’organes automatiques sur ces réseaux.

Ce guide est conçu pour vous apporter des solutions éprouvées en terme de simplicité et de performance. Il se veut aussi pédagogique tout en pointant quelques idées reçues.

L’équilibrage hydraulique est un des derniers gisements d’économies d’énergie à potentiel élevé. Depuis 25 ans, Danfoss prône l’usage de vannes automatiques :

•Plus simple pour le concepteur

•Plus simple pour l’installateur

•Plus performant

•Tertiaire	•Chauffage
	urbain

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Pourquoi l’équilibrage ?

L’équilibrage hydraulique consiste à répartir de manière équitable, selon les calculs ou les besoins, le débit global dans les différents émetteurs.

17°

20°

24°

20°

Malheureusement, un bon équilibrage ne se remarquera pas !

En revanche, un mauvais équilibrage sera source de plaintes immédiates d’usagers et induira une sur-consommation d’énergie.

•En effet, un déséquilibre dans une installation engendrera des sous-débits dans une partie du bâtiment et un manque de chaleur pour les usagers.

Les sur-débits sont rarement source de plaintes, sauf s’ils engendrent du bruit.

•Essayer de résoudre ce problème de manière centralisée en augmentant la température de départ (courbe de chauffe) risque de ne pas apporter de satisfaction tout en augmentant la facture énergétique.

•C’estseulementens’assurantd’unerépartitioncorrectedesdébits,

quel’onpourrachercheràoptimiserlatempératurededépart(courbedechauffe).

4

Danfoss et l’équilibrage dynamique

Débit variable

Par rapport au débit constant, une installation à débit variable engendre des économies d’énergies importantes.

Des vannes d’équilibrage manuelles ne peuvent pas apporter satisfaction sur un réseau à débit variable, parce qu’elles sont statiques. Elles sont réglées pour un débit maxi qui n’est atteint

que quelques jours dans l’année, le reste du temps elles ne jouent aucun rôle.

C’est pourquoi, Danfoss s’est lancé il y a 25 ans dans les solutions d’équilibrage dynamique.

Les 3 strates d’un système à débit variable

	Vannes 2 voies de régulation
	terminale (robinets
	thermostatiques sur radiateurs			C’EST L’ORIGINE DU DÉBIT VARIABLE
	ou vannes motorisées sur
	ventilo-convecteurs).
	Régulation
				LA RÉGULATION AUTOMATIQUE AGIT POUR
	automatique
	de ∆p en pied			SOULAGER LES ROBINETS
	de colonne			• Plus les robinets se ferment, plus elle se ferme
				• Elle est 100% compatible avec la variation de vitesse
	Variateur de vitesse
				LA VITESSE S’ADAPTE EN FONCTION DE LA
	sur pompe de
	circulation			DEMANDE DE DÉBIT DES RADIATEURS

Les deux premières strates peuvent être regroupées dans un seul organe, il s’agit des vannes de régulation indépendantes de la pression.

En 2004, Danfoss a été le premier à introduire les vannes de régulation AB-QM à équilibrage automatique pour unités terminales.

Puis en 2013, Danfoss a naturellement lancé le robinet thermostatique auto-équilibrant Dynamic Valve™ RA-DV.

D’où vient le débit variable ?

Ce n’est pas la pompe qui est en l’origine, c’est la seule vanne 2 voies qui engendre le débit variable.

La pompe adapte sa vitesse suivant une consigne de HMT constante le plus souvent.

Les vannes d’équilibrage automatique n’engendrent aucune variation de débit, elles accompagnent le fonctionnement des vannes 2 voies en absorbant les variations de pression.

(NB : sur ces applications, on ne devrait pas parler de pompe à débit variable mais de pompe à vitesse variable, voir p 36 -37)

5

Un bon équilibrage = performances, économies d’énergie

Régulation terminalE	10 à 20% sur l’énergie thermique

•Économiesd’énergieenmaîtrisantlatempératuredeconsigne:

-elle permet de récupérer les apports gratuits

-elle permet de programmer des intermittences

-en assurant le confort des occupants, elle évite des comportements énergivores

•Économiesd’énergieenmaîtrisantlatempératurederetour:

Sur un système à débit constant avec vannes 3 voies :

-l’eau retourne à la production soit :

-trop chaude (chauffage), et donc dégrade le rendement de production (ex. chaudières à condensation),

-trop froide (climatisation), et donc dégrade le COP du groupe d’eau glacée

C’est pourquoi les vannes 2 voies se sont imposées :

-elles engendrent le débit variable

-sur des vannes classiques, un calcul d’autorité (de kv) est nécessaire

-les déperditions thermiques sur les conduites de retour sont réduites

Equilibrage automAtique	5 à 15% sur l’énergie thermique

•Adaptationàtoutesleschargesdel’installation:

-365 jours par an

•Maîtrisedudébitmaxi:

-assure un ∆T suffisant dans l’émetteur et par conséquent renvoie vers la production des températures de retour correctes pour un bon rendement

-les déperditions thermiques sur les conduites de retour sont réduites

•Excellenteouparfaiteautoritédesvannesderégulation.

-la régulation subit moins de pompage

-les actionneurs sont moins sollicités

•Suppressiondesbruitsdecirculation

-la pression différentielle est limitée

•Distributionéquilibréedanslesbranches/colonnes

-permet une remise en température plus tardive après une intermittence

Pompe à vitesse variable

•Maintiend’uneHMT

- constante (conseillée) - proportionnelle

Economie sur l’énergie électrique

L’équilibrage automatique permet d’exploiter un gisement d’économies d’énergie non négligeable. Par ses effets induits :

-Il permet un meilleur rendement des chaudières à condensation ou des groupes d’eau glacée

(maîtrise des températures de retour)

-Une moindre sollicitation des régulations électroniques et des actionneurs (moins de pompage)

-Une meilleure modulation de puissance des émetteurs (autorité excellente voire de 100%)

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Sélection produits, installation, mise en service

SÉLECTION

•VannesderégulationAB-QM:

-plus besoin de calculer l’autorité ni de choisir un kv

-la sélection du DN ne se fait que par le débit nominal

-l’autorité est de 100% à tous les réglages

-la vanne supporte une ∆p de 400 kPa

•RégulateurdepressiondifférentielleASVpourbranche/colonne:

-en règle générale, on prend le même DN que la conduite

-la résistance de la branche/colonne donne la plage de réglage à choisir

En équipant toutes les colonnes de vannes automatiques, on peut faire l’économie des grosses vannes d’équilibrage montées en amont sur les gros tronçons du réseau.

INSTALLATION

Les vannes automatiques Danfoss n’ont pas besoin de longueurs droites en amont ou en aval.

Leur implantation en est largement facilitée.

Mise en service

Le casse-tête bien connu du «réglage des vannes d’équilibrage manuelles» donne certainement l’explication au fait que moins de 10% des installations en France sont correctement équilibrées.

Sur des vannes automatiques, on ne vient pas régler un nombre de tours, on vient régler une consigne :

-débit sur les AB-QM

-∆p sur les ASV

Cette consigne ne dépend que de l’émetteur ou de la branche derrière la vanne.

Il n’y a plus le phénomène d’interaction entre les émetteurs/ colonnes.

C’est pourquoi, ces vannes peuvent être réglées dans n’importe quel ordre et à tout stade du chantier.

Par exemple, le débit peut être réglé lors du montage sur des vannes AB-QM montées en faux-plafond.

Il n’y a plus le souci de devoir repasser sur des vannes difficilement accessibles.

En cas de modification ou d’extension du réseau, il n’est pas nécessaire de refaire l’équilibrage total, elles s’adaptent automatiquement aux variations du réseau.

Elles sont réglées une fois pour toute lors de l’installation.

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T E R T I A I R E

PANNEAUXRAYONNANTSRÉVERSIBLESà2serpentinsindépendANTS

AB-QM

AB-QM

VANNEDERÉGULATION	MOTORISATION		MOTORISATION
AB-QM	TWA-Z		ABNM
	On-Off chrono		0-10 V

Vanne de régulation et équilibrage automatique combinés

FONCTIONSOBTENUES

•Vanne de régulation tout-­ou-­rien ou modulante

•Limitation automatique du débit

•Débits différents dans le serpentin chaud et le serpentin froid

•Ledébitnominalserègledirectementsurlabaguegraduéeenl/h.

•Le débit ne dépassera pas la valeur souhaitée quelles que soient les variations de pression du réseau.

•Aucune mesure n’est nécessaire pour le réglage.

•Sécurité avec actionneur à RàZ

-NC vanne fermée par manque de courant

CARACTÉRISTIQUES

•Supporte une Δp de 400 kPa.

•Faible perte de charge :

- seulement 16 kPa pour DN 10 à 20

moins de HMT demandée sur la pompe tout en procurant une autorité de 100%

•Modèle petit débit pour des débits nominaux jusqu’à 30 l/h.

•Montage sur l’aller ou sur le retour.

•Avantage du système par rapport à la vanne directionnelle sur 1 serpentin :

-Circuits totalement indépendants.

-Pas de transfert de fluide entre les deux circuits.

-Pas de contrainte d’égalisation des pressions :

-pression statique

-HMT pompe

-vase d’expansion

-Pasdecontraintesurl’égalisationdesdensités

(concentrationglycol).

8

RÉGULATION

•2 sorties tout-ou-rien ou chrono-­proportionnel avecTWA-­Z

Débit
Q -
Q +
						Température
• 2 sorties modulantes avec ABNM								V
Débit						10 V
Q -
Q +	10 V

•Autorité de 100% à tous les réglages de l’AB-­QM.

•Auto-­calibration du 0-­10V sur la course réelle de la vanne.

•Caractéristique linéaire ou logarithmique suivant version ABNM.

PANNEAUXRAYONNANTSRÉVERSIBLESà1 serpentin cOMMUN

AB-QM						AB-QM

VANNE DIRECTIONNELLE

VANNE DIRECTIONNELLE

VANNEDERÉGULATION	MOTORISATION
AB-QM	ABNM
	0-10 V

Vanne de régulation et équilibrage automatique combinés

FONCTIONSOBTENUES

•Vanne de régulation modulante.

•Limitation automatique du débit.

•Débits maxi différents en limitant la tension

-en froid 0-­10V

-en chaud 0-­5V par exemple

•Le débit nominal froid se règle directement sur la bague graduée en l/h.

•Le débit ne dépassera pas la valeur souhaitée quelles que soient les variations de pression du réseau.

•Aucune mesure n’est nécessaire pour le réglage.

•Sécurité avec actionneur à RàZ

-NC vanne fermée par manque de courant.

CARACTÉRISTIQUES

•Supporte une Δp de 400 kPa.

•Faible perte de charge :

-seulement 16 kPa pour DN 10 à 20

Moins de HMT demandée sur la pompe tout en procurant une autorité de 100%

•Modèle petit débit pour des débits nominaux jusqu’à 30 l/h.

•Montage sur l’aller ou sur le retour.

RÉGULATION

Q100%

Q50%

0V 5V 10V

•1 sortie modulante 0-­10V avec ABNM.

•Autorité de 100% à tous les réglages de l’AB-­QM.

•Auto-­calibrationdu0-­10Vsurlacourseréelledelavanne.

•ABNM à caractéristique linéaire.

•La vanne directionnelle sera commandée en tout-ou-rien par un signal de mode chaud/froid.

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T E R T I A I R E

VENTILO-CONVECTEURS4TUBES

AB-QM

AB-QM

VANNEDERÉGULATION

ACTIONNEUR

AB-QM TWA-Z

On-Off chrono

Vanne de régulation et équilibrage automatique combinés

FONCTIONSOBTENUES

•Vanne de régulation modulante.

•Limitation automatique du débit.

•Débits différents dans la batterie chaude et la batterie froide.

ASTUCES

•Ledébitnominalserègledirectementsurlabaguegraduéeenl/h.

•Le débit ne dépassera pas la valeur souhaitée quelles que soient les variations de pression du réseau.

•Aucunemesuren’estnécessairepourleréglage.

•Sécurité avec actionneur à RàZ :

-NC vanne fermée par manque de courant.

CARACTÉRISTIQUES

•Supporteune∆pde 400kPa.

•Faiblepertedecharge:

-seulement16kPapourDN10à20

moins de HMT demandée sur la pompe tout en procurant une autorité de 100% .

•Modèlepetitdébitpourdesdébitsnominauxjusqu’à30l/h.

•Montagesurl’allerousurleretour.

RÉGULATION

• 1 sortie tout-ou-rien ou chrono-proportionnelle.

Débit

Q -

Q +

Température

• Autorité de 100% à tous les réglages de l’AB-QM.
• Caractéristique linéaire.	V

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VENTILO-CONVECTEURSDÉJÀÉQUIPÉSDEV2V

V2V

ASV-BD

V2V

ASV-PV

VANNE		VANNE
ASV-PV		ASV-BD
Régulateur ∆p		Limitation débit

Vanne d’équilibrage automatique par branche

Limitation du débit et de la ∆p

FONCTIONSOBTENUES

•Limitation automatique de la pression différentielle nécessaire

àla branche.

•Limitation du débit de branche par la vanne ASV-BD.

AtTENTION !

Lorsque les ventilo-convecteurs n’ont pas pu être équipés de vannes AB-QM, les vannes ASV-PV permettent de rendre chaque branche indépendante les unes des autres.

ASTUCES

• Sur de grosses installations, avec des pompes à forte hauteur manométrique (HMT), il peut arriver que les petites vannes 2 voies en place ne supportent pas la pression différentielle et n’arrivent pas à fermer.

Lemaintiende∆présoutceproblèmeetaméliorel’autorité des vannes modulantes tout en limitant les risques de bruits.

• Les variations de pression différentielle du réseau sont absorbées automatiquement par la vanne ASV-PV.

CARACTÉRISTIQUES

•Supporte une ∆p de 150 kPa à 250 kPa suivant DN.

•Existe du DN 15 au DN 100.

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T E R T I A I R E

Aérothermes

AB-QM

AB-QM

VANNEDERÉGULATION	actionneur		MOTEUR
AB-QM	TWA-Z		AMI140
	On-Off 2 - 3 min		20 - 50 s

Vanne tout-ou-rien et équilibrage automatique combinés

FONCTIONSOBTENUES

•Vanne tout-ou-rien.

•Limitation automatique du débit.

ASTUCES

•Ledébitnominalserègledirectementsurlabaguegraduéeenl/h.

•Ledébitnedépasserapaslavaleursouhaitée quelles que soient les variations de pression du réseau.

•Aucunemesuren’estnécessairepourleréglage.

•En coupant le débit, la vanne AB-QM permet de tirer profit des pompes à vitesse variable.

•Sur ces équipements toujours montés en hauteur et difficile d’accès, la limitation de débit peut être réglée une fois pour toutelorsdumontagedelavanneAB-QM.

CARACTÉRISTIQUES

•Supporte une Δp de 400 kPa.

•Faible perte de charge :

-16 kPa pour DN 10 à 20

-20 kPa pour DN 25 à 32

•Montage sur l’aller ou sur le retour.

AcTIONNEURStOUT-ou-rien

TWA-Z : électrothermique

Compact

Course en 2-3 minutes

AMI140 : servomoteur

Course en 20 à 50 s suivant DN

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Centrale detrAITEMENT d’air

AB-QM

AB-QM

VANNE	+	ACTIONNEUR
AB-QM		AME435QM
		0-10 V

Vanne de régulation et équilibrage automatique combinés

FONCTIONSOBTENUES

•Vanne de régulation modulante à autorité de 100%.

•Limitation automatique du débit.

Montage hydraulique

•Débit variable sur batterie :

-La vanne AB-QM est montée en direct sur les batteries froides et sur les batteries chaudes en recyclage sans risque de gel.

•Débit constant sur batterie :

-La vanne AB-QM montée en injection remplace la traditionnelle vanne 3 voies utilisée sur les batteries chaudes en air neuf avec risque de gel.

•Le débit ne dépassera pas la valeur souhaitée quelles que soient les variations de pression du réseau.

•Aucune mesure n’est nécessaire pour le réglage.

•Sécurité avec actionneur à RàZ

-type SU, vanne ouverte par manque de courant.

-type SD, vanne fermée par manque de courant.

CarACTÉRISTIQUES

•Supporte une Δp de 400 kPa en fonctionnement.

•Faible perte de charge :

-seulement 30 kPa pour DN 40 à 250.

-moins de HMT demandée sur la pompe tout en procurant une autorité de 100%.

•Montage sur l’aller ou sur le retour.

•Pas besoin de longueur droite en amont.

Régulation

ActionneurAME435QM

-Auto-calibration du signal 0-10 V sur la course réelle de la vanne.

-Caractéristiquelinéaireouégalpourcentageréglable.

•2 vitesses réglables.

•Signal de recopie.

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