Vanne de circulation thermostatique multifonction
MTCV, laiton sans plomb
Introduction
Principales fonctions
de la MTCV
Fig. 1
Version de base, A
La MTCV est une vanne d'équilibrage
thermostatique multifonction utilisée dans les
installations d’eau chaude avec bouclage.
La MTCV offre un équilibre thermique dans les
installations d'eau chaude, en maintenant une
température constante dans le système. Le débit
est ainsi limité au niveau minimum requis dans
les tuyaux de circulation.
Afin de répondre aux exigences croissantes
en matière de qualité de l’eau potable, les
vannes MTCV Danfoss sont fabriquées dans des
matériaux résistant à la corrosion et sans plomb :
• Équilibrage thermostatique des systèmes
d'eau chaude dans une plage de températures
comprise entre 35 et 60 °C (version A).
• Désinfection thermique automatique
(automotrice) à des températures
supérieures à 65 °C, avec protection de
sécurité de l'installation pour empêcher
que la température ne dépasse 75 °C
(arrêt automatique du débit de circulation)
(version B).
• Désinfection automatique régulée
électroniquement, avec la possibilité de
programmer la température et la durée
de la désinfection (version C).
Fig. 2*
Version automotrice avec fonction
de désinfection- automatique, B
* thermomètre disponible facultatif
Fig. 3
Version avec activation électrique
de la désinfection, C
• Corps de vanne en matériau bronze rg5
• Composants en laiton sans plomb
• Cône principal en polymère d’ingénierie
avancée POM-C.
Dans le même temps, la MTCV peut effectuer une
désinfection par le biais de 2 fonctions :
• un module de désinfection automatique
(automotrice) ; thermoélément (fig. 2) ;
• un régulateur électronique doté d’une tête
électrothermique TWA et de sondes de
température Pt1000 (fig. 3).
•
Rinçage automatique du système en abaissant
temporairement le réglage de la température,
pour ouvrir complètement la vanne MTCV et
obtenir un débit maximum.
• Possibilité de mesurer la température.
• Prévention des manipulations indésirables.
• Mesure et contrôle de la température
constante (version C).
• Fonction d'arrêt de la colonne de circulation
au moyen de raccords (en option) dotés d'une
vanne à bille intégrée.
• Amélioration modulaire de la vanne MTCV
durant le fonctionnement, dans des conditions
sous pression.
• Entretien : si nécessaire, la cartouche
thermostatique peut être remplacée.
La MTCV est une vanne thermostatique automotrice
proportionnelle. Une cartouche thermostatique
(fig. 6 élém. 4) est placée dans le cône de la vanne
(fig. 6, élém. 3) afin de réagir aux variations de la
température.
Lorsque la température de l’eau augmente et
dépasse la valeur de consigne, la cartouche se
dilate et le cône de la vanne se déplace vers le
siège de la vanne, limitant ainsi le débit de circulation.
Lorsque la température de l'eau baisse et est
inférieure à la valeur de consigne, la cartouche
ouvre la vanne et permet un débit plus important
dans le tuyau de circulation. La vanne est en
équilibre (débit nominal = débit calculé) lorsque
la température de l'eau atteint la valeur définie
pour la vanne.
La caractéristique de régulation de la MTCV est
illustrée à la fig. 13, version A.
Lorsque la température de l'eau est supérieure de
5 °C à la valeur de consigne, le débit dans la vanne
est interrompu.
L’étanchéité spéciale de la cartouche le protège
du contact direct de l’eau, prolongeant ainsi sa
durée de vie, tout en assurant une régulation
précise.
Un ressort de sécurité (fig. 6, élém. 6) protège la
cartouche d’éventuels dommages dans le cas où
la température de l’eau dépasse la valeur de
consigne.
Fig. 5 : exemple d'installation de MTCV (version de base) dans un système d'eau chaude sanitaire
Fig. 6 : conception de la version de base (A)
VD.D3.L2.04
Fiche technique MTCV, laiton sans plomb
Fonctionnement
Fig. 7 : version automotrice de la MTCV, avec fonction
de désinfection thermique automatique (B)
* thermomètre facultatif
La version standard (A) de la MTCV peut facilement
et rapidement être améliorée pour offrir la fonction
de désinfection thermique, qui permet de lutter
contre les légionelles dans les systèmes d'eau
chaude.
Après avoir retiré le bouchon du module de
désinfection (fig. 6, élém. 13) (opération pouvant
être réalisée en cours de fonctionnement, sous
pression), le module de désinfection thermostatique
peut être monté (fig. 9, élém. 17).
Ce module de désinfection contrôle le débit en
fonction de ses caractéristiques de régulation (fig. 13,version B), permettant ainsi la désinfection
thermique de l'installation d'eau chaude.
Le module de désinfection monté ouvre
automatiquement un bipasse de Kv min = 0,15 m3/h,
autorisant le débit pour la désinfection. Dans la
version A de la MTCV, ce bipasse est toujours fermé
pour éviter toute sédimentation des impuretés et
du calcium. Ainsi, même après une longue période
de fonctionnement, la version A de la MTCV peut
être complétée avec le module de désinfection
sans risquer de bloquer le bipasse.
Le module de régulation en version de base A
fonctionne dans la plage de température comprise
entre 35 et 60 °C. Lorsque la température de l'eau
chaude augmente et dépasse 65 °C, la désinfection
commence : le débit circulant dans le siège principal
de la vanne MTCV s'arrête et le bipasse s'ouvre
pour le « débit de désinfection ». La fonction de
régulation est alors obtenue par le module de
désinfection, qui ouvre le bipasse lorsque la
température dépasse 65 °C.
Le processus de désinfection se poursuit jusqu'à
l'obtention d'une température de 70 °C. Si la
température de l'eau chaude augmente encore,
le débit traversant le bipasse de désinfection est
réduit (processus d'équilibrage thermique de
l'installation lors de la désinfection) ; puis, une
fois la température de 75 °C obtenue, le débit est
interrompu. Cela permet de protéger l'installation
d'eau chaude contre la corrosion et la sédimentation
du calcium, tout en réduisant le risque d'entartrage.
Les versions A et B permettent le montage facultatif
d'un thermomètre, afin de mesurer et de contrôler
la température de l'eau chaude en circulation.
Conception
1-13 Même description que la fig. 6
14 Bipasse pour la désinfection
15 Thermomètre
16 Joint d'étanchéité (Cu)
17 Module de désinfection
VD.D3.L2.04
Fig. 8 : schéma d'une installation d'eau chaude avec circulation (version automotrice).
Fig. 9 Conception - version automotrice avec fonction
Fig.10 : version avec désinfection régulée
électroniquement (C)
Les versions A et B de la MTCV peuvent être
améliorées pour proposer une désinfection
régulée électroniquement (version C).
Après avoir retiré le bouchon de désinfection (fig. 6, élém. 13), l'adaptateur (fig. 12, élém. 21) et la
tête électrothermique TWA peuvent être montés.
Une sonde de température Pt 1000 doit être montée
dans la tête du thermomètre (fig. 12, élém. 19).
B
La tête électrothermique et la sonde sont reliées
au régulateur électronique CCR2+, ce qui permet
une désinfection efficace de chaque colonne de
circulation. Le module principal de régulation
fonctionne dans la plage de températures comprise
entre 35 et 60 °C. Lorsque la désinfection/le
traitement thermique de l'eau débute, le régulateur
CCR2+ régule le débit dans la MTCV grâce aux
têtes électrothermiques TWA. Les avantages
d'une désinfection régulée électroniquement à
l'aide du régulateur CCR2+ sont les suivants :
• Permettre une régulation totale de la
désinfection dans chacune des colonnes.
• Optimiser la durée totale de désinfection.
• Proposer le choix en option de la température
de la désinfection.
• Proposer le choix en option de la durée de la
désinfection.
• Mesurer et contrôler en ligne la température
de l'eau dans chacune des colonnes.
• Offrir une possibilité de raccordement au
régulateur situé dans la sous-station de
chaleur ou la chaufferie (comme l'ECL de
Danfoss), ou encore à un BMS (Modbus).
Conception
1-13 Même description que la fig. 6
18 Bipasse (position fermée)
19 Sonde de température PT 1000
20 Joint d'étanchéité (Cu)
21 Adaptateur pour raccorder une
tête électrothermique TWA
*
A
Fi g. 11 - schéma d’installation pour désinfection et enregistrement des températures
A) système indépe ndant (nécessite seulement une so nde S0)
B) système d épendant (sonde S0 et connex ion à la météo ou autre régulate ur nécessaire)
Fig.13 : caractéristiques de régulation de la MTCV
Réglage de la
fonction principale
• Version de base A
• Version B :
Kvmin = 0,15 m3/h - débit min. dans le bipasse
*Kv
Fig.14 : réglage de la température de la MTCV
Plage de températures : 35 à 60 °C
Préréglage en usine de la MTCV : 50 °C
Le réglage de la température peut être effectué
après avoir retiré le cache plastique (3). Pour ce
faire, soulevez-le à l'aide d'un tournevis que vous
ferez passer dans l'orifice (4). La vis de réglage de
la température (5) doit être tournée avec une clé
Allen pour indiquer la température souhaitée sur
le cadran à l'aide du point de référence. Une fois
le réglage effectué, le cache plastique (3) doit être
remis en place par simple pression.
lorsque le module de régulation principal est
fermé.
= 0,60 m3/h pour DN 20,
dis
*Kv
= 0,50 m3/h pour DN 15 - débit max. de
dis
désinfection à une température de 70 °C.
1Bague de réglage
Bague portant un point de
2
référence
Cache plastique (protection
3
contre les manipulations
indésirables)
4Orifice pour le tournevis
Vis de réglage de la
5
température (clé Allen 2,5 mm)
Point de consigne de la
6
température de référence
4
• Version C :
*Kv
= 0,60 m3/h pour DN 20 et DN 15
dis
- débit dans la MTCV lorsque le module
de désinfection est complètement
ouvert (régulation au niveau de la tête
électrothermique TWA-NC).
* Kv
- Kv pendant la désinfection
dis
3
1
5
2
6
Il est recommandé de contrôler la température
définie à l'aide d'un thermomètre. La température
de l'eau chaude doit être mesurée au niveau
du dernier point de soutirage de la colonne*.
La différence entre la température mesurée
au niveau du dernier point de soutirage et la
température définie sur la MTCV est due à des
pertes de chaleur dans le tuyau de circulation
entre la MTCV et le point de soutirage.
* Si des vannes TVM (vannes mélangeuses thermostatiques) sont
installées, la température doit être mesurée avant la vanne TVM.
Le réglage de la température requise de la MTCV
dépend de la température requise au niveau du
dernier soutirage et des pertes de chaleur entre
le soutirage et la MTCV, dans la même colonne.
Exemple :
Température requise au niveau
du dernier soutirage : 48 °C
Pertes de chaleur entre le dernier
soutirage et la MTCV : 3 K
Pression différentielle 1 bar, DN 15
Requis :
Réglage correct de la MTCV
Solution :
Réglage correct de la MTCV : 48 - 3 = 45 °C
Remarque :
Après tout nouveau réglage, utilisez le thermomètre
pour vérifier si la température requise au niveau du
soutirage est atteinte et corrigez le réglage de la MTCV
en conséquence.
Le calcul est réalisé pour un
bâtiment de 3 étages comptant
8 colonnes.
Les hypothèses suivantes ont été
utilisées pour simplifier le calcul.
• Pertes de chaleur par mètre de
tuyau,
q1 = 10 W/m *
* Au cours du calcul, il est nécessaire
de calculer les pertes de chaleur en
fonction des normes spécifiques au pays.
Généralement, les pertes de chaleur calculées
dépendent des éléments suivants :
- La dimension du tuyau
- Les matériaux utilisés pour l'isolation
- La température ambiante à l'emplacement du
tuyau
- L'efficacité et l'état de l'isolation
Fig. 19 : schéma d'installation
• Température de l'eau chaude en entrée,
T
= 55 °C
sup
• Baisse de la température dans le système,
T = 5 K
• Distance entre les colonnes, L = 10 m
• Hauteur des colonnes, l = 10 m
• Schéma d'installation tel qu'illustré ci-dessous :
I Fonctionnement de base
o
˙
V
Calcul :
• Calcul des pertes de chaleur dans chaque
colonne (Qr) et chaque collecteur (Qh)
Qr = l colonne x q = (10 + 10) x 10 = 200 W
Qh = l horiz. x q = 10 x 10 = 100 W
•Le tableau 3 illustre les résultats de ces calculs.
˙
V
c
&
V
=
c
˙
V
p
V
o
.o.
Tableau 3
Pertes de chaleur
Colonne
Dans les
colonnes
Qr (W)Qh (W) Vo (l/h) Vc (l/h)
12001003002 40036412
22001003002 1000,0938376
32001003001 8000,140339
42001003001 5000,1243299
52001003001 2000,1447256
62001003009000,1852210
72001003006000,2563157
82001003003000,49494
= 0,114 l/s = 412 l/h
Le débit total dans le système de circulation
d'eau chaude est : 412 l/h ; la pompe de
circulation doit être dimensionnée pour ce débit.
• Le débit dans chaque boucle est calculé
d’après la formule :
Débit dans la colonne numéro 1 :
Q
&&
VV
o
×=
co
QQ
+
po
donc :
1
&
412V
0
200
×=
2100200
+
= 35,84 l/h≅36 l/h
Le débit dans les colonnes restantes doit être
calculé de la même manière.
• Chute de pression dans le système Les
hypothèses suivantes ont été formulées pour
simplifier le calcul.
- Chute de pression linéaire, p
= 60 Pa/m
l
(la pression linéaire est identique pour tous
les tuyaux)
- La chute de pression locale équivaut à 33 %
la chute de pression linéaire totale, pr = 0,33 p
donc :
pr= 0,33 × 60 = 19,8 Pa/m≅20 Pa/m
- Pour le calcul utilisé
p
= pr + pl = 60 + 20 = 80 Pa/m
basic
-
La chute de pression locale dans la MTCV est
calculée sur la base suivante :
où :
Kv = conforme à la fig. 19, page 10 dans le cas
présent
Kv = 0,366 m3/h pour un préréglage à 50 °C
= débit dans la MTCV avec une température
0
de débit de 50 °C (l/h)
• Une fois le débit nominal calculé, utilisez la fig. 17,
page 9.
Remarque :
Au cours du calcul de la chute de pression dans la
vanne, il est nécessaire d'observer la température de
l'eau de circulation. La vanne de circulation
thermostatique multifonction MTCV a une valeur Kv
variable qui dépend de deux valeurs : la température
préréglée et la température de débit.
Lorsque les valeurs
chute de pression dans la MTCV est calculée à
l'aide de la formule suivante :
Δp
MTCV
⎛
⎜
=
⎜
⎝
donc :
Δp
p
•
Hauteur manométrique de la pompe :
*p
⎛
=
⎜
MTCV
⎝
MTCV
pump
Où :
p
- chute de pression dans le circuit
de
l
*p
circuit
pump
critique (tableau 4)
- inclut la chute de pression dans tous les
dispositifs de l'installation de circulation,
comme le chauffe-eau, le filtre, etc.