Dossier Technique

Équilibrage des réseaux hydrauliques : trois méthodes pour optimiser la consommation d’énergie

Mis à jour le

L’équilibrage des réseaux permettrait d’économiser de 10 à 15 % selon les professionnels du métier. Cegibat décrit ici trois méthodes répondant à une logique d’équilibrage de premier niveau à coût maîtrisé. Elles sont applicables à la majorité des installations existantes.

Le déséquilibre hydraulique est l’un des maux les plus répandus dans les installations de chauffage et engendre des surconsommations énergétiques évitables. 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. Au-delà des économies d’énergie, l’intérêt d’une telle action est qu’elle respecte les proportions des débits dans chacune des antennes – que ce soit 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.

La littérature technique sur ce sujet est abondante, présentant de nombreuses méthodes d’équilibrage, généralement associées à l’installation sur les réseaux d’équipements hydrauliques permettant une auto-adaptation des débits dans les différentes antennes. Cegibat a fait le choix de présenter trois méthodes d’équilibrage qui ne nécessitent pas d’ajouter d’équipement hydraulique sur le réseau existant. Ces méthodes sont l’équilibrage direct, l’équilibrage proportionnel et l’équilibrage par mesure des températures de retour. Elles s’inscrivent toutes les trois dans une logique d’équilibrage de premier niveau à coût maîtrisé.

Pour les deux premières méthodes d’équilibrage présentées ci-après, il est nécessaire d’avoir des vannes d’équilibrage statiques permettant la lecture des débits par mesure de delta P sur les différentes antennes à équilibrer. Si ce premier critère est validé, les débits à faire circuler dans chaque antenne doivent 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 permet 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, l’équilibrage hydraulique de l’installation est réalisé par la 3e méthode, appelée équilibrage par mesures des températures de retour.

Une opération éligible aux CEE
Quelle que soit la méthode utilisée, l’équilibrage hydraulique des réseaux est éligible au dispositif des certificats d’économie d’énergie (CEE). Les critères de conditions pour la délivrance des certificats sont disponibles dans la fiche BATSE- 103 (tertiaire) ou BAR-SE-104 (résidentiel). Le montant des CEE est compris entre 67 et 120 kWhcumac/m², selon la zone climatique du bâtiment tertiaire, et entre 5 300 et 9 800 kWhcumac/appartement, selon la zone climatique du bâtiment résidentiel.

1ere méthode : l’équilibrage direct

L’avantage de l’équilibrage direct est d’être rapide et simple. En premier lieu, il est nécessaire de positionner l’ensemble des vannes d’équilibrage statiques des antennes à mi-parcours, afin de pouvoir ajuster les réglages par la suite. Le débit de la pompe peut alors être déterminé. S’il 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 est réalisé afin d’obtenir un léger surdébit (1,1 fois le débit souhaité est une valeur acceptable). Ce surdébit s’explique car l’équilibrage des colonnes favorisées a tendance à diminuer le débit à la pompe. Cette action est importante car elle évite de trop brider les robinets de réglage des antennes et améliore la consommation électrique du circuit.

Ensuite, chaque colonne est réglée au débit calculé préalablement, en se déplaçant de la colonne la plus proche de la pompe vers la colonne la plus éloignée. Si le temps le permet, une deuxième passe permet d’améliorer la précision de l’équilibrage. Point de vigilance, cette méthode étant rapide, elle peut être imprécise. Ainsi, un contrôle des débits sera réalisé après l’équilibrage direct. Dans le cas où le pourcentage d’irrigation (cf. encadré) des antennes est supérieur à +/- 20 % du débit souhaité, l’application de la méthode proportionnelle est recommandée.

Chez Aquafluence, nous utilisons la troisième méthode

Les demandes d’équilibrage des maîtres d’ouvrage font principalement suite à des plaintes des occupants, pour défaut de chauffage. Pour compenser ces défauts, les exploitants ont tendance à monter les courbes de chauffe, conduisant alors à des surchauffes dans les logements les plus favorisés. Le rééquilibrage permet d’abaisser cette courbe de chauffe. En moyenne, on estime que l’on peut récupérer 7 % d’énergie par degré économisé. Chez Aquafluence, nous utilisons la troisième méthode lorsque les équipements de mesure d’équilibrage en pied de colonne retour font défaut. Sinon, nous utilisons une variante de la deuxième méthode, dite “méthode compensée”*, nécessitant deux mallettes d’équilibrage : l’une placée sur le circuit le plus défavorisé et l’autre étant déplacée de circuit en circuit, afin d’ajuster les débits. Toutes les actions réduisant les débits sur les circuits favorisés et pouvant augmenter sur les circuits défavorisés sont ainsi visibles en temps réel. » * La norme NF EN 14 336 « Commissionnement des réseaux de chauffage » décrit la méthode compensée dans l’une de ses annexes.
Par Philippe Harmant
gérant du BE Aquafluence

2eme méthode : l’équilibrage proportionnel

L’équilibrage proportionnel, méthode plus longue mais plus précise, consiste tout d’abord à ouvrir en grand l’ensemble des vannes d’équilibrage statiques des antennes à équilibrer. Ensuite, il est nécessaire de faire un état des lieux des différents débits circulant dans chaque antenne du circuit à équilibrer et de calculer le pourcentage d’irrigation de chacune des branches. L’antenne ayant le plus faible pourcentage d’irrigation devient l’antenne de référence pour l’équilibrage hydraulique. Ainsi, l’équilibrage se fait de l’antenne la plus éloignée à l’antenne la plus proche de la pompe, par augmentation successive de 10 % de la valeur du pourcentage d’irrigation calculé sur l’antenne de référence. Après chaque réglage, le débit de l’antenne de référence est recalculé. Cette logique s’applique jusqu’à atteindre l’antenne la plus proche de la pompe. Enfin, le débit de pompe peut être ajusté au plus proche de la somme des débits des antennes. L’intérêt de cette méthode est qu’elle donne de bons résultats sur l’équilibrage hydraulique (+/- 10 % maximum par rapport au débit souhaité).

3eme méthode : l’équilibrage 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 mesures des températures de retour. Cette méthode peut être plus longue que les méthodes précédentes, en raison notamment de l’inertie de la boucle d’eau, mais elle donne de très bons résultats grâce à la prise en compte des pertes thermiques en ligne (qui peuvent être élevées dans le cas d’installations existantes).

La première action consiste à demander aux occupants d’ouvrir en grand les robinets des émetteurs, de positionner à mi-parcours les robinets de réglage des antennes à équilibrer et d’empêcher les actions des régulateurs placés sur le réseau. Ensuite, il est nécessaire de définir le delta T aux émetteurs, pour le couple température de départ/température extérieure, et de 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 en partant de la chaufferie vers la colonne la plus éloignée. L’étude de la réponse hydraulique des robinets de réglage permet de faciliter l’équilibrage de l’installation. Enfin, la réalisation d’une deuxième passe est à privilégier afin d’affiner les réglages de l’équilibrage.

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

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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