Dossier Technique

Equilibrage des réseaux hydrauliques : 3 méthodes pour optimiser la consommation d’énergie de vos clients

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L’équilibrage des réseaux consiste à régler ou re-régler les débits circulant dans les émetteurs d’une installation hydraulique afin d’homogénéiser les températures intérieures d’un bâtiment. Une telle action permettrait d’économiser de 10 à 15 % selon les professionnels du métier. Cegibat rappelle dans cet article 3 méthodes pour l’équilibrage d’une majorité de réseaux hydrauliques existants notamment ceux équipés de vannes d’équilibrage statique et de pompe à débit fixe.

Le déséquilibre hydraulique est l’un des maux les plus répandus dans les installations de chauffage et engendre des surconsommations énergétiques évitables. De plus, de nombreuses méthodes sont disponibles dans la littérature technique pour l’équilibrage des réseaux hydrauliques (cf Xpair.com) et de nombreux équipements hydrauliques peuvent être installés sur les réseaux permettant une auto-adaptation des débits dans les différentes antennes.

Dans cet article, Cegibat a fait le choix de présenter 3 méthodes d’équilibrage ne nécessitant pas de rajouter d’équipement hydraulique sur le réseau existant, dans une logique d’équilibrage de premier niveau à coût maitrisé. Ces méthodes sont l’équilibrage direct, l’équilibrage proportionnel et l’équilibrage par mesure des températures de retour.

Pour les 2 premières méthodes d’équilibrage présentées ci-après, il est nécessaire d’avoir sur les différentes antennes à équilibrer des vannes d’équilibrage statiques permettant la lecture des débits par mesure de delta P. Ainsi, si ce premier critère est validé, les débits à faire circuler dans chaque antenne devront être recalculés - organe de réglage terminal grand ouvert. De ce fait, il est nécessaire de revenir aux calculs des déperditions à la température de base et donc des puissances à délivrer à chaque émetteur pour un delta de température connu. La somme des débits aux émetteurs sur une même colonne permettant ainsi de déterminer le débit au sein de chaque colonne du bâtiment.

Dans le cas où l’installation ne dispose pas de vannes d’équilibrage statiques permettant la lecture des débits par mesure de delta P, la 3e méthode appelée : « Equilibrage par mesures des températures de retour » permettra tout de même de réaliser un équilibrage hydraulique de l’installation avec un grand niveau de précision.

1ère méthode : l’équilibrage direct

L’avantage de cette méthode est qu’elle est rapide et simple. Attention, elle peut dans certains cas, donner des résultats inattendus. Ainsi, une vérification du pourcentage d’irrigation sera nécessaire en fin d’équilibrage direct. Dans le cas, d’une incohérence des pourcentages d’irrigation dans l’ensemble des colonnes, l’utilisation de la méthode 2 sera nécessaire.

1 - Positionner l’ensemble des vannes d’équilibrage statiques des antennes à mi-parcours afin de pouvoir ajuster les réglages par la suite.
2 - Calculer le débit nécessaire de la pompe pour alimenter toutes les colonnes.
3 - Déterminer le réglage initial en chaufferie de la pompe. Si celui-ci est très supérieur à la somme des colonnes à distribuer, comme c’est souvent le cas, un ajustement de la vitesse de pompe et/ou un bridage de son débit sera réalisé afin d’avoir un léger sur-débit (1,1 fois le débit souhaité est une valeur acceptable).

 

Ce sur-débit s’explique car l’équilibrage des colonnes favorisées aura tendance à diminuer le débit à la pompe. Cette action est importante car elle évitera de trop brider les robinets de réglage des antennes et améliorera la consommation électrique du circuit.

 

4 - Chaque colonne sera réglée au débit calculé préalablement en se déplaçant de la colonne la plus proche de la pompe vers la colonne la plus éloignée.
5 - Si le temps le permet, une deuxième passe permettra d’améliorer la précision de l’équilibrage.
6 - Calculer le pourcentage d’irrigation pour chaque antenne

Pourcentage irrigation = 100 × Débit réel / Débit souhaité 

Equilibrage direct réussi

Equilibrage direct manqué

Si l’ensemble des colonnes ont un pourcentage d’irrigation équivalent l’équilibrage direct est réussi.

Si les différentes colonnes ont des pourcentages d’irrigations très différents (90 % pour certaines, 110% pour d’autres), l’équilibrage direct est manqué. Il est recommandé d’appliquer la méthode proportionnelle.

 

2eme méthode : l’équilibrage proportionnel

L’équilibrage proportionnel est une méthode plus longue mais garantissant un résultat précis (+/- 10 % maximum par rapport au débit souhaité).

. Le protocole est le suivant :

  1. Ouvrir en grand l’ensemble des vannes d’équilibrage statiques des antennes à équilibrer.
  2. Faire l’état des lieux des différents débits circulant dans chaque antenne du circuit à équilibrer.
  3. Calculer le pourcentage d’irrigation de chacune des branches.

L’antenne ayant le plus faible pourcentage d’irrigation deviendra l’antenne de référence (noté R) pour l’équilibrage hydraulique. Ainsi, l’équilibrage se fera de l’antenne la plus éloignée (noté E) à l’antenne la plus Proche (noté P) de la pompe par augmentation successive de 10 % de la valeur du pourcentage d’irrigation calculé sur l’antenne de référence. L’antenne de référence restera grande ouverte et ne subira pas de réglage. L’équilibrage des autres antennes permettra sont équilibrage. Le mode opératoire à appliquer pour l’équilibrage proportionnel est le suivant :

 

Mode opératoire pour l’équilibrage proportionnel
Mode opératoire pour l’équilibrage proportionnel

4 - Dans le cas où vous souhaitez optimiser le résultat d’équilibrage, une 2e passe est nécessaire en réappliquant le mode opératoire mais en diminuant le coefficient de 1,1 à 1,05 par exemple.  Attention, il est possible que l’antenne R ne soit plus la même que précédemment.

3ème méthode : Equilibrage par température de retour

Dans le cas d’un réseau hydraulique dépourvu de vannes d’équilibrage statiques par lecture du delta P, une seule possibilité, l’équilibrage par température de retour. Cette méthode peut être plus longue que les méthodes précédentes, notamment du fait de l’inertie de la boucle d’eau mais donne de très bons résultats notamment du fait de la prise en compte des pertes thermiques en ligne qui peuvent être élevées dans le cas d’installations existantes.

La mode opératoire pour l’équilibrage par température de retour est :

  1. Demander aux occupants d’ouvrir en grand les robinets des émetteurs,
  2. Positionner à mi-parcours les robinets de réglage des antennes à équilibrer,
  3. Empêcher les actions des régulateurs pouvant être sur le réseau.
  4. Définir le delta T aux émetteurs pour le couple température de départ / température extérieure,
  5. Définir la température de retour qui sera considérée comme la température de référence.

L’application de cette température de départ en dérogeant à la loi d’eau le temps de l’équilibrage permet d’une part, de réaliser l’équilibrage hydraulique et d’autre part, de limiter la surchauffe dans le bâtiment. Une fois la température stabilisée dans le bâtiment, le réglage des températures de retour à la température de référence devient possible.

Le réglage se réalise :

6. En partant de la chaufferie vers la colonne la plus éloignée. L’étude de la réponse hydraulique des robinets de réglage permettra de faciliter l’équilibrage de l’installation.
7. La réalisation d’une deuxième passe est à privilégier afin d’affiner les réglages de l’équilibrage.

Point de vigilance, cette méthode se doit de ne pas être utilisée pour des températures de départ inférieures à 40°C pour une installations de radiateurs ou 30°C pour une installations sur planchers chauffants En effet, pour des températures inférieures, l’appréciation du delta T à l’émetteur est plus complexe.

La mesure de température se fera au moyen d’un thermomètre infra-rouge. Les mesures seront réalisées sur des surfaces extérieures de nature équivalente et en s’éloignant des pertes de charges singulières (vannes, tés, piquages, etc…) où le flux peut être turbulent.


L’équilibrage hydraulique est éligible au CEE.

Enfin, quelle que soit la méthode utilisée, l’équilibrage hydraulique des réseaux est éligible au dispositif des CEE (Certificats d’Economie d’Energie). Les critères de conditions pour la délivrance des certificats sont disponibles dans la fiche BAT-SE-103 (tertiaire) ou BAR-SE-104 (résidentiel). Le montant des CEE est compris entre 67 et 120 kWh cumac/m² selon la zone climatique du bâtiment tertiaire et entre 5300 et 9800 kWh cumac/appartement selon la zone climatique du bâtiment résidentiel.

Au-delà des économies d’énergie liées à l’équilibrage des réseaux, l’intérêt d’une telle action est que dans le cas d’une évolution du réglage de la pompe à débit fixe ou dans le cas de l’installation d’une pompe à débit variable, les proportions des débits dans chacune des antennes seront respectées ce qui ne perturbera pas l’équilibrage des réseaux.

Tableau comparatif des méthodes d’équilibrage

À retenir

  • L’équilibrage des réseaux consiste donc à régler ou rerégler les débits circulant dans les émetteurs d’une installation hydraulique afin d’homogénéiser les températures intérieures d’un bâtiment.
  • Les trois méthodes d’équilibrage présentées ici ne nécessitent pas d’ajouter d’équipement hydraulique sur le réseau existant.
  • Quitte à faire un équilibrage hydraulique, action importante afin de gommer les surchauffes dans le bâtiment, Cegibat conseille la mise en application des méthodes 2 ou 3. En effet, celles-ci sont plus longues à réaliser, mais sont plus précises.
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2 commentaires sur ce dossier
Par ChristopheK, le 14/01/2020 à 11:32
Bonne information

Merci pour ce partage d'information et l'explication des trois possibilités

Par G Bourdila, le 14/01/2020 à 10:26

Pour être confronté à ce problème ...votre démarche me parait très pertinente et un état des lieux serait utile afin d'améliorer la configuration "chauffage" de mon habitation (2 logis)