Volume tampon
Volume d’eau minimal pour qu’un générateur ne cycle pas court, ballon à ajouter, et enclenchements à faible charge. HYD-05
Données
La puissance minimale que la machine sait délivrer : un compresseur, ou le bas de la modulation.
Écart de température de l’eau entre le démarrage et l’arrêt.
Ce qui circule encore quand les vannes terminales sont fermées et, s’il y a un découplage, quand les pompes secondaires sont arrêtées : souvent la seule boucle primaire.
Valeurs imposées : Durée minimale de marche : 6 min · Durée d’un dégivrage : 10 min · Dérive admise après un dégivrage : 1 K · Puissance tirée de l’eau pendant un dégivrage : 100 % · Charge du réseau pour le tracé : 30 % · Température moyenne de l’eau : 10 °C.
Résultats
Ballon de 565 L à ajouter. Il manque à l’installation de quoi passer un dégivrage de 10 min sans perdre plus de 6,0 K.
Sans ballon, le générateur ne tourne que 2,5 min par enclenchement. Il lui en faut 6 : à 30 % de charge, il s’enclenche 7,2 fois par heure.
- Sans ballon
- Avec le ballon
Voir les valeurs
| Temps (min) | Sans ballon (K) | Avec le ballon (K) |
|---|---|---|
| 0 | 0,0 | 0,0 |
| 8 | 0,0 | 3,5 |
| 17 | 0,0 | 4,1 |
| 25 | 0,0 | 2,6 |
| 33 | 0,0 | 1,2 |
| 42 | 0,0 | 0,8 |
| 50 | 0,0 | 4,3 |
| 58 | 0,0 | 3,8 |
| 67 | 0,0 | 2,3 |
| 75 | 0,0 | 0,8 |
| 83 | 0,0 | — |
Le générateur tourne sa durée minimale sans dépasser le différentiel.
L’eau fournit la chaleur d’un dégivrage sans perdre plus que le différentiel et la dérive admise.
Par enclenchement, à la charge du tracé.
À la charge du tracé.
V = P × t / (ρ × cp × Δθ)
Dégivrage : V = part × P × t dégivrage / (ρ × cp × (Δθ + dérive))
Durée de marche = ρ × cp × V × Δθ / (P − charge)
Normes et références : Guide RAGE « Schémathèque de pompes à chaleur en habitat individuel », § 4.3 · Rapport RAGE « Conception des volumes tampons », 2013 · Recommandations professionnelles RAGE « Pompes à chaleur en habitat collectif et tertiaire », 2015, annexe 9
Comprendre : le cours
À quoi sert un volume tampon
Un compresseur ou un brûleur n’aime pas démarrer souvent. Chaque démarrage échauffe le moteur, sollicite les contacteurs, et la machine met une à deux minutes à retrouver son rendement. Si le réseau contient peu d’eau, sa température atteint la consigne en quelques dizaines de secondes : la machine s’arrête, l’eau se refroidit aussi vite, elle redémarre.
L’eau du réseau est le volant d’inertie du système. Le volume tampon garantit que la machine, une fois lancée, tourne au moins sa durée minimale avant d’avoir fait varier la température de tout le différentiel de régulation.
- Il limite le nombre de démarrages, donc l’usure.
- Sur une pompe à chaleur air/eau, il fournit la chaleur du dégivrage sans refroidir les émetteurs.
- Il absorbe les variations brusques de charge, que la régulation de la machine ne suit pas.
Série ou parallèle
Ballon en série, deux piquages
Le ballon est traversé par tout le débit, sur le retour vers la machine.
Ses atouts
- Tout le volume participe à l’inertie
- Simple, une seule pompe
- La machine voit un retour lissé
Ses limites
- Ne découple pas les débits : le réseau doit garantir le débit minimal de la machine
On le choisit pour : ajouter de l’inertie à un réseau qui en manque.
Ballon en parallèle, quatre piquages
Le ballon sépare un circuit primaire et un circuit secondaire, chacun avec sa pompe.
Ses atouts
- Découple les débits comme une bouteille
- Le primaire tourne à débit constant
Ses limites
- Mélange les températures si les débits diffèrent
- Deux pompes
On le choisit pour : les machines qui exigent un débit constant face à un réseau à débit variable.
Ballon sur le départ
Placé en sortie de machine, il stocke de l’eau à la température de production.
Ses atouts
- Réserve immédiatement disponible pour les émetteurs
Ses limites
- Protège moins la machine contre les variations de retour
On le choisit pour : les procédés qui appellent des pointes brèves.
Les erreurs à éviter
- Compter tout le volume du réseau : seul compte celui qui circule encore quand les vannes terminales sont fermées.
- Raisonner sur la puissance nominale. C’est le plus petit étage qui fixe le volume : une machine qui module à 25 % demande quatre fois moins d’eau.
- Oublier le calorifuge et le dégazage : un ballon est aussi une surface de pertes et un piège à air.
- Surdimensionner sans raison : un gros ballon allonge la mise en température et augmente les pertes à l’arrêt.