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Dossier Technique

Les hydroéjecteurs : une alternative économe en énergie au tandem classique pompe et vanne trois voies sur les réseaux de chauffage

Mis à jour le
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Le principe de l’hydroéjecteur repose sur l’effet Venturi, théorisé par le mathématicien Daniel Bernoulli. Son principe énonce que, dans le flux d’un fluide, une accélération se produit simultanément avec la diminution de la pression. L’inverse est aussi vrai, une réduction de la vitesse du fluide, due à l’élargissement de sa section de passage s’accompagne d’une augmentation de sa pression.

Fonctionnement d’un hydroéjecteur

 

L’eau chaude en provenance du réseau primaire est accélérée en passant dans un orifice calibré et réglable. Cette accélération provoque une dépression qui aspire une partie de l’eau froide de retour. Le débit moteur de l’eau chaude transmet une partie de son énergie cinétique au débit aspiré. Le mélange transite ensuite dans un divergeant, entrainant la réduction de sa vitesse et l’augmentation de la pression, garantissant sa circulation dans le circuit secondaire.

Schéma d'un hydroéjecteur
Schéma d'un hydroéjecteur

La pompe du départ chauffage est ainsi remplacée par le petit moteur électrique laissant passer plus ou moins de primaire chauffage en fonction de la température de mélange souhaitée.

L’utilisation d’une pompe à débit variable sur ce type d’installation est fortement recommandée. Elle permet de moduler le débit primaire en fonction de l’ouverture des hydroéjecteurs du secondaire. La vanne 2 voies installée sur le réseau primaire, est fermée en fonctionnement normal, mais lorsque tous les hydroéjecteurs sont fermés et que la pompe continue de fonctionner à bas régime, elle permet s’assurer la circulation du fluide.

Équipé d’une tête de régulation, l’hydroéjecteur assure par ailleurs le mélange à la température de consigne au départ du circuit secondaire, jouant ainsi le rôle des vannes 3 voies traditionnelles.

Schéma de principe hydroéjecteur
Schéma de principe des hydroéjecteurs

Alternative économique, tant en termes d’exploitation que d’investissement

 

Les gains d’exploitation sont autant liés à la réduction des consommations énergétiques qu’à la diminuation du nombre des opérations de maintenance. En effet, la mise en œuvre d’hydroejecteur, permet de réduire le nombre de circulateurs, ce qui impacte directement les consommations électriques de l’installation.

A titre d’exemple : 80% d’économie d’électricité sur un collège équipé de 21 hydroéjecteurs et de 2 circulateurs à débit variable en lieu et place de 22 circulateurs.

De plus, de par leur conception les hydroejecteurs sont des organes robustes (aucune pièce en mouvement hormis la tige qui assure la translation de l’obturateur), sur lesquels les opérations de maintenance sont quasi inexistantes (uniquement le graissage de la tige).

En termes d'investissement, la mise en place d’hydroéjecteurs permet de faire l'économie des circulateurs pour les réseaux secondaires et de leurs coûts induits (régulation, câblages, tableaux électriques…). A titre d’exemple, sur le Lycée de la Pléiade comportant 7 circuits secondaires équipés d’hydroéjecteur, la moins-value estimée par l’entreprise Eolya qui a réalisé les travaux est de 4% par rapport à une installation traditionnelle. Un gain allant jusqu’à 10% peut même être envisagé sur des opérations de plus grande ampleur.

 

Point d’attention

 

Le dimensionnement de la pompe du réseau primaire est donc un point clé dans une installation équipée d’hydroéjecteur. Fournisseurs et concepteurs recommandent de prendre en compte :

  • les pertes de charge du réseau primaire, linéaires et singulières
  • les pertes de charge de la chaudière
  • la pression résiduelle nécessaire à l’entrée de chaque hydroéjecteur
  • les pertes de charge de la vanne deux voies du by-pass du réseau primaire
  • et une marge de sécurité de 10 %

L’installation de la vanne 2 voies sur le circuit primaire est capitale. Elle permet notamment la gestion de la pression du circuit lors de la fermeture de tous les hydroéjecteurs, mais c’est aussi elle qui garantit des conditions de fonctionnement adaptées au niveau du retour chaudière.

En effet le fonctionnement d’une installation avec hydroéjecteurs peut générer des retours d’eau vers la chaudière à très basse température pas toujours tolérés par les chaudières. L’ouverture de la vanne 2 voies permet de s’assurer de rester dans des plages de fonctionnement acceptables pour la chaudière.

Autre point clé, la régulation des hydroejecteurs notamment en mi-saison. Pendant ces périodes, les appels de chauffage sont faibles et peuvent même s’annuler entrainant alors la fermeture des hydroejecteurs. La circulation dans les circuits secondaires concernés est nulle et les sondes de température sur le départ des circuits secondaires ne sont alors plus irriguées et ne détectent alors plus d’éventuels besoins de chauffage. Ce phénomène peut être encore accru dans le cas d’installation mixtes chauffage, ECS sur skid commun pour lesquelles le réseau haute température d’ECS peut induire par conduction thermique une hausse locale de la température au niveau de la sonde, qui là encore ne détectera pas ou avec retard, un besoin de chauffage.

Pour éviter ce phénomène et garantir un confort optimal aux usagers, la solution la plus simple consiste à prévoir un pilotage par horloge programmée qui commande l’ouverture régulière des hydroéjecteurs.

 

Fabricants

 

En bâtiment, le plus connu est l’allemand Baelz Automatic. Mais les concepteurs d’installations industrielles s’adressent aussi à Heylon, Nash, Ana Verfahrenstechnik, Eclipse…(liste non exhaustive)

MA NOTE