Les chaudières sont essentielles dans les applications de chauffage résidentiel ou industriel. Cependant, en raison du flux biphasé ou de la vapeur/eau, elles peuvent produire un bruit fort et des vibrations dans le système. Parfois, le radiateur le plus éloigné de la chaudière peut nécessiter un débit d'eau chauffée plus important pour répondre aux exigences de l'utilisateur. C'est là que les séparateurs hydrauliques interviennent. Ils permettent aux chaudières de fonctionner à une puissance et un débit spécifiques, en s'ajustant pour maintenir une différence de température fixe entre les ports froids et chauds. Cela conduit à un chauffage uniforme et à un écoulement d'eau plus fluide.
Ce guide complet sur les séparateurs hydrauliques expliquera en détail leur fonctionnement, leurs avantages, accessoires, types et tailles. Il abordera également les aspects de maintenance du séparateur hydraulique afin que les utilisateurs puissent maintenir son efficacité pendant le fonctionnement. Commençons par un bref aperçu des séparateurs hydrauliques.
1. Vue d'ensemble et principes de fonctionnement des séparateurs hydrauliques
La plupart des systèmes domestiques fonctionneront bien sans séparateurs hydrauliques, mais en raison de la hausse des prix de l'énergie, il est préférable d'avoir plus de contrôle sur les besoins énergétiques de la chaudière. Les séparateurs hydrauliques améliorent l'efficacité et la fiabilité d'un système de chauffage. Savoir ce qu'ils sont et comment ils fonctionnent est une base pour comprendre comment ils améliorent l'efficacité.
Qu'est-ce qu'un séparateur hydraulique ?
Par définition, les séparateurs hydrauliques séparent les circuits primaire et secondaire afin qu'ils puissent avoir leurs débits respectifs. Ici, le circuit primaire se réfère au circuit de la chaudière contenant une pompe qui fait circuler l'eau à travers la chaudière et retourne aux séparateurs en utilisant un réseau de tuyauterie. Le circuit secondaire peut inclure une pompe ou une vanne de régulation qui permet au fluide de circuler à travers le chauffage au sol, les radiateurs, les chauffages industriels, ou tout cela.
Séparateur hydraulique, tampon et collecteur à faible perte
Les fabricants ou industriels peuvent souvent utiliser de manière interchangeable les termes séparateur hydraulique, tampon et collecteur à faible perte. Il est crucial d'aborder ces termes pour clarifier à nos lecteurs que nous pourrions les utiliser dans des contextes spécifiques au sein du blog. Chacun de ces dispositifs a des caractéristiques distinctes. Voici les détails :
- Séparateur hydraulique : Il sépare deux circuits hydrauliques pour fonctionner indépendamment tout en permettant un échange de masse si nécessaire. Nous expliquerons son mécanisme de fonctionnement en détail dans la section suivante.
- Tampon : Les tampons peuvent augmenter l'efficacité de la chaudière en permettant à celle-ci de rester éteinte pendant un certain temps. Ils stockent une certaine chaleur et continuent à alimenter le circuit secondaire lorsque la demande est faible.
- Collecteur à faible perte : Dans le cas de plusieurs chaudières ou utilisateurs de chaleur à partir de la chaudière, les collecteurs à faible perte minimisent la chute de pression et la perte de chaleur dans le système de distribution d'eau chaude.
Nous pouvons conclure qu'un seul dispositif peut agir comme les trois si nous étudions ces trois dispositifs. Notre guide utilisera des séparateurs hydrauliques et se concentrera sur leur objectif principal. Cependant, nous mentionnerons les fonctions secondaires dans leurs fonctionnalités, telles que l'action en tant que tampon ou collecteur à faible perte.
Mécanismes de fonctionnement et fonctions des séparateurs hydrauliques
Comprendre comment fonctionnent les chaudières et les composants de chauffage est crucial pour comprendre la fonction et le mécanisme d'un séparateur hydraulique. Cela établira la base de connaissances pour saisir pleinement le mécanisme et l'importance du séparateur.
Mécanisme de fonctionnement des chaudières
Les chaudières sont des échangeurs de chaleur qui ajoutent de la chaleur au fluide passant à travers leur circuit. Elles peuvent avoir une pompe qui maintient le flux à travers les serpentins de la chaudière. Pour qu'une chaudière reste efficace, elle doit avoir une différence de température spécifique entre ses ports chauds et froids. Cette différence de température (ΔT) pour les chaudières est généralement comprise entre 5 et 10°C.
Lorsque la demande de chauffage augmente, le flux vers les composants dissipateurs de chaleur tels que les radiateurs ou les chauffages au sol augmente. Cela provoque la baisse de la température de l'eau froide de retour de la chaudière. La chaudière variera sa vitesse de pompage pour ajuster la demande et l'offre. Elle peut ajouter plus de chaleur au système.
Mécanisme du séparateur hydraulique
Supposons qu'il n'y ait pas de séparateur hydraulique dans le système de la chaudière. Le changement de vitesse de la pompe lorsque la demande augmente ou diminue peut provoquer des débits variables pour les utilisateurs, ce qui peut entraîner un chauffage inégal et, dans certains cas, aucun chauffage pour les composants les plus éloignés. Les séparateurs hydrauliques permettent plusieurs chaudières et pompes dans les circuits de charge primaire ou secondaire. Ils connectent les deux circuits et forment une jonction qui aide à séparer les débits pour les circuits primaire et secondaire.
Comme vous pouvez le voir dans le schéma ci-dessous, le mécanisme de travail du séparateur hydraulique a trois cas que nous pouvons discuter.
- Gpr<Gsec : Si le circuit primaire (Gpr) a un débit inférieur à celui du circuit secondaire (Gsec), le séparateur hydraulique permettra au circuit secondaire de maintenir son débit et son chauffage.
- Gpr=Gsec : Cela se produit lorsque la demande des composants de charge équilibre la production de la chaudière. Étant donné que les débits correspondent, le séparateur hydraulique laisse passer les deux fluides et agit comme un tuyau.
- Gpr>Gsec : Si le débit primaire est supérieur au débit secondaire, la chaudière fera recirculer une partie de son débit vers la pompe pour fonctionner à son débit souhaité.
Fonctions des séparateurs hydrauliques
Comme nous l'avons mentionné précédemment, les séparateurs hydrauliques peuvent effectuer une variété de fonctions. Ils peuvent remplir les fonctions de tampon, de séparateur de flux et de collecteur à faible perte. Voici ses fonctions principales et secondaires :
Fonctions principales
- Fournir des chemins de flux pour les pompes primaires et secondaires pour maintenir leurs débits respectifs.
- Stabiliser et homogénéiser la capacité de transfert de chaleur parmi les charges de chaleur telles que les radiateurs, les chauffages au sol ou les composants de chauffe-eau domestiques.
- Assurer que les débits et la pression du circuit restent stables sans fluctuation pour prolonger la durée de vie de l'équipement.
- Améliorer l'efficacité de l'ensemble du système.
Fonctions secondaires
- Il prévient les coups de bélier en séparant les particules d'air et de vapeur et en ralentissant le flux.
- Il permet aux sédiments de se déposer, permettant au circuit de purger les particules indésirables.
- Prévient la corrosion en extrayant la corrosion
- Les séparateurs hydrauliques séparent physiquement les circuits primaire et secondaire, éliminant les interférences et assurant un débit et une pression stables.
- Il aide à maintenir l'équilibre thermique dans les différentes zones de température, évite le gaspillage de chaleur et améliore l'efficacité du système.
- Il peut faire face aux exigences de pression et de débit de différents circuits, réduire l'usure des pompes et prolonger la durée de vie de l'équipement.
2. Avantages et limites des séparateurs hydrauliques
Les séparateurs hydrauliques offrent de nombreux avantages dans différents circuits. Cela peut être un circuit de chaudière ou de refroidissement. Cependant, les circuits de chaudière sont plus complexes car ils peuvent contenir de la vapeur, provoquant un flux biphasé. Pesons les avantages et les inconvénients de l'utilisation des séparateurs hydrauliques :
Avantages
● Stabilité accrue
Le système maintient un état stable car le séparateur hydraulique fournit un chemin pour la pompe de la chaudière et les pompes de charge pour maintenir leurs débits. Il n'y a pas de vibrations ou de points de pression excessifs dans tout le circuit, ce qui conduit à une meilleure stabilité.
● Augmentation de la durée de vie de l'équipement
Leur durée de vie augmente car les pompes fonctionnent sans fluctuations significatives de pression et de débit. La fatigue cyclique des composants du système est également réduite, prolongeant la durée de vie de l'équipement.
● Efficacité énergétique
Les séparateurs hydrauliques permettent l'utilisation de plus d'une pompe dans un circuit de chaudière, ce qui entraîne une efficacité énergétique, connue sous le nom de règle du carré en ingénierie. Deux pompes consomment moins d'énergie qu'une seule pompe.
Limites
● Coût initial élevé
Utiliser des séparateurs hydrauliques dans votre circuit peut entraîner des coûts initiaux plus élevés. Les séparateurs hydrauliques peuvent devenir coûteux à l'échelle industrielle et ont généralement des coûts de transport élevés.
● Occupent de l'espace
Les séparateurs hydrauliques qui viennent avec la fonction de réservoir tampon peuvent être importants. Ils peuvent être aussi grands qu'ils peuvent occuper beaucoup d'espace dans certains petits systèmes.
3. Composants des séparateurs hydrauliques
Maintenant que nous savons ce qu'est un séparateur hydraulique et comment il fonctionne, nous pouvons passer à la compréhension des composants des séparateurs hydrauliques. La connaissance des composants nous aidera à trouver le bon séparateur hydraulique pour notre application.
● Vent automatique à haut débit avec vérification de service
Le composant élimine l'air et la vapeur du circuit s'ils sont présents. L'eau passant à travers les ports de connexion s'ouvre dans la section avec des chicanes. Ces chicanes perturbent le flux, provoquant l'air et la vapeur de monter vers le haut. L'accumulation déclenche le mécanisme de décharge et la vapeur/l'air s'échappent vers l'extérieur. Il y a aussi un bouton de vérification pour libérer le mécanisme.
● Puits de poche de température
Les séparateurs hydrauliques peuvent également comporter des puits de température qui mesurent la température de l'eau entrant et sortant du séparateur. Ces puits fournissent des informations sur la régulation de la température du système et son efficacité.
● Robinet de vidange avec bouchon d'extrémité
Comme mentionné plus tôt dans le blog, les sédiments dans l'eau du circuit peuvent se déposer au fond du séparateur hydraulique. Un robinet de vidange peut retirer ces sédiments et particules de corrosion par un simple mécanisme d'ouverture et de fermeture. Il peut également être fourni avec un bouchon d'extrémité pour ajouter une couche de protection contre une mauvaise utilisation.
● Kit de veste d'isolation
Comme l'ensemble du séparateur hydraulique est généralement en métal, il est susceptible de transférer de la chaleur, ce qui peut réduire l'efficacité du système. Certains fabricants, comme Alsavo, fournissent des kits de veste d'isolation avec un séparateur hydraulique pour un aspect plus homogène et un ajustement parfait pour un système à haute efficacité.
● Ports de connexion
En fonction de l'échelle du système dans lequel vous connecterez votre séparateur hydraulique, il peut comporter une seule chaudière et plusieurs connexions de charge. Le connecteur peut être de diamètre nominal standard (DN) ou de taille nominale de tuyau (NPS).
4. Comment choisir le bon séparateur hydraulique
Sélectionner un séparateur hydraulique adapté à votre système garantit un fonctionnement correct. Voici quelques facteurs à prendre en compte lors de l'achat d'un séparateur hydraulique :
Taille et capacité du système
La taille et la capacité du système sont primordiales lors de la sélection du séparateur hydraulique. Considérez le diamètre de votre tuyauterie, les débits et les exigences de connexion. Pour déterminer la bonne taille du séparateur hydraulique, vous devez faire ce qui suit :
- Débit maximal : Déterminez le débit maximal dans votre circuit. Le débit maximal sera probablement le débit de votre pompe de chaudière. Cependant, chaque système peut être unique, alors notez le débit le plus élevé de votre système. Utilisez cela pour rechercher un séparateur hydraulique.
- Temps de résidence : C'est le temps que le fluide restera dans le séparateur hydraulique
Temps de résidence = Volume du séparateur / Débit
- Volume du séparateur : Nous pouvons réorganiser la formule du temps de résidence pour déterminer le volume du séparateur.
Type de système
Il existe de nombreux types de séparateurs hydrauliques. Certains peuvent fournir un chemin pour des débits variables entre les circuits primaire et secondaire, tandis que d'autres peuvent offrir une séparation vapeur/air à l'aide de plaques de chicanes. Observez votre circuit et voyez si votre système nécessite un dégazage ou une décontamination.
Exigences fonctionnelles et applications
Les séparateurs hydrauliques offrent diverses fonctions supplémentaires qui ne sont pas leur objectif principal. Ils peuvent fournir une stabilisation de la pression, un soulagement, une surveillance, des jauges de température, un drainage et des caractéristiques de ventilation. Les séparateurs hydrauliques sont largement utilisés dans les systèmes de CVCA, de chauffage et hydrauliques industriels pour assurer la stabilité. Les fonctionnalités telles que l'action comme réservoirs tampons et collecteurs à faible perte sont des ajouts de valeur.
5. Maintenance des séparateurs hydrauliques
Les séparateurs hydrauliques sont généralement des composants sans maintenance. Cependant, les utilisateurs peuvent améliorer leur efficacité en effectuant des inspections hebdomadaires ou quotidiennes en fonction du débit et des exigences de sédimentation ou de ventilation attendues. Voici ce qu'il faut vérifier lors de votre inspection régulière.
Inspection et nettoyage réguliers
- Retrait de l'isolation : Parce que les séparateurs hydrauliques sont à l'intérieur de l'isolation, des fuites peuvent se produire et endommager le matériau. Par conséquent, une inspection visuelle régulière après le retrait de l'isolation est essentielle.
- Accumulation de saleté : En fonction de la taille du système, la saleté peut s'accumuler au niveau du port de vidange. Vider régulièrement le port maintient le système efficace et réduit les risques de corrosion ou d'obstruction.
- Remplacement du filtre : Dans certains cas, le séparateur hydraulique aura une fonction de filtration. L'élément filtrant doit être remplacé ou nettoyé régulièrement pour maintenir l'efficacité.
Calibration et ajustement du système
- Étalonnage des jauges : Si le séparateur hydraulique comporte des jauges de température, un étalonnage annuel de ces jauges peut donner des relevés précis.
- Étalonnage du débit : Calibrez régulièrement le débit du système et l'équilibre pour assurer la performance à long terme du séparateur hydraulique et la stabilité du système.
Conclusion
En tant que partie essentielle du système hydraulique, le séparateur hydraulique peut gérer efficacement les circuits primaire et secondaire pour maintenir le système en fonctionnement stable. L'optimisation du flux de fluide et du transfert de chaleur améliore l'efficacité du système et prolonge la durée de vie de l'équipement. Bien que le coût d'installation soit élevé pour les grands systèmes, en particulier CVCA et les applications industrielles, ses avantages l'emportent largement sur l'investissement. Choisir le bon séparateur hydraulique, combiné à un entretien régulier et des soins, peut garantir le fonctionnement efficace à long terme du système. La plateforme Alsavo offre une large gamme de séparateurs hydrauliques pour répondre aux besoins de différents systèmes et aider à atteindre des performances optimales dans tous types de projets.
FAQ
- Quelle taille de séparateur hydraulique est la meilleure pour mon système ?
La taille du séparateur hydraulique dépend du débit maximal dans votre système. Les fabricants les dimensionnent en fonction du débit maximal. Cependant, si votre séparateur hydraulique a également une fonction de séparation des sédiments, utilisez la formule "Temps de résidence = Volume du séparateur / Débit" pour trouver le volume du séparateur.
- Comment un séparateur hydraulique peut-il améliorer l'efficacité du CVCA ?
Dans les applications de chauffage, les séparateurs hydrauliques peuvent installer plusieurs pompes pour les charges et plusieurs pompes pour les chaudières. Collectivement, ils nécessitent moins d'énergie qu'une seule pompe. Ils permettent également un meilleur contrôle des charges comme les radiateurs ou le chauffage au sol sans fluctuations indésirables de pression ou de température.
- Les séparateurs hydrauliques sont-ils nécessaires pour les petits systèmes de chauffage ?
Les séparateurs hydrauliques sont également bénéfiques dans les systèmes de chauffage de grande ou petite taille. Dans les petits systèmes de chauffage, ils peuvent fournir un fonctionnement efficace et sans bruit avec une efficacité accrue. Cela conduit à un chauffage ou un refroidissement uniforme sur tous les appareils et améliore l'efficacité de l'installation.
- À quelle fréquence dois-je nettoyer ou remplacer les filtres dans un séparateur hydraulique ?
En fonction du type de filtres que vous avez dans votre séparateur hydraulique, les fréquences de remplacement et de nettoyage peuvent varier. En général, inspecter et nettoyer les filtres sur une base mensuelle est idéal pour un fonctionnement efficace. Cependant, la stratégie de remplacement peut être tous les 6 mois à 1 an pour les filtres à sédiments et à charbon. Pour les filtres mécaniques, cela peut être une fois tous les 1 à 2 ans.
- Quelles sont les principales différences entre les séparateurs hydrauliques d'élimination de l'air et de la saleté ?
Lorsqu'il est installé verticalement au-dessus du séparateur hydraulique, le séparateur hydraulique d'air comporte une vanne de ventilation qui s'active lorsqu'il y a suffisamment d'air ou de vapeur collectée en haut. Les séparateurs hydrauliques d'élimination de la saleté ont des vannes de vidange qui éliminent la saleté et les sédiments qui s'accumulent au fond.