10 points relatifs au dégagement de chaleur
8.11 Système de distribution
Corrosion interne
Dans les circuits ouverts (p. ex. avec une machine frigorifique avec aéroréfrigé-rant à évaporation ouverte), l’utilisation de tuyaux en acier normal (St 33, St 42) est problématique à cause de la corro-sion. L’adjonction d’inhibiteurs de pro-tection à la corrosion permet de réduire en partie ces risques.
Le risque de corrosion est particulière-ment élevé dans les systèmes de refroi-dissement par évaporation ouverts, car l’eau est saturée en oxygène et favorise donc fortement la corrosion. C’est pour-quoi l’utilisation d’acier inoxydable est recommandée pour ces applications; les tuyaux en matière synthétique peuvent également être utilisés comme variante.
Corrosion externe
Les travaux de protection contre la cor-rosion doivent être effectués par une en-treprise spécialisée. Il est essentiel d’évi-ter que les tuyaux situés sous l’isolation se corrodent sans qu’on s’en aperçoive à cause d’un pare-vapeur mal réalisé.
Le traitement de surface pour la protec-tion contre la corrosion des tuyaux en acier ST-33 comprend:
– Nettoyage de la surface (sablage, sou-dures avec une brosse en acier ou une meule)
– Couche d’apprêt – Couche de finition
Recommandation: épaisseur minimale de la couche 140 µm
Tuyaux en matière synthétique
Le polypropylène est souvent utilisé comme matériau. L’utilisation de tuyaux en matière synthétique présente les avantages et les inconvénients suivants:
Avantages
– Résistant à la corrosion – Surfaces lisses
– Amortissement du bruit et des vibra-tions
– Isolation
8.11 Système de distribution
Conduites
Pour le transport de l’eau ou d’un mé-lange eau-glycol, des conduites en acier ou en matière synthétique sont utilisés dans le système de climatisation. Les températures du fluide caloporteur ou frigorigène sont comprises entre 0 et 80 °C.
La pression nominale est la pression à laquelle les conduites, tuyauteries, brides et raccords profilés sont dimen-sionnés. Dans les techniques de climati-sation et de refroidissement, les pres-sions nominales PN6, PN10 ou PN16 sont normalement utilisées.
Le traitement de l’eau pour les circuits fermés et ouverts se trouve dans la Di-rective SICC «Qualité de l’eau dans les installations techniques du bâtiment»
(BT102-01).
Tubes en acier inoxydable
Il est généralement recommandé que les tuyaux de refroidissement soient en acier inoxydable (acier chrome-nickel).
Jusqu’à un diamètre d’environ 100 mm, il est avantageux d’utiliser des tuyaux en acier inoxydable avec des raccords à sertir.
Avantages des tuyaux en acier inoxy-dable
– ne rouille pas – Surfaces lisses – Autoporteur – Non inflammable
– Montage rapide, réalisée par du per-sonnel CVC
Inconvénients des tuyaux en acier inoxy-dable
– Matériau plus cher que les tuyaux en acier normaux (ST-33, ST-42) – Choix limité de raccords
– Nécessitent plus d’espace pour les raccords (à prendre en compte dans les espaces restreints)
– Plus grande dilatation
lisation ciblée du bon matériau d’isola-tion (mot clé: conductivité thermique) et surtout par une épaisseur d’isolation suffisamment importante. Par consé-quent, l’isolation ne doit pas seulement être dimensionnée en fonction de la pro-tection contre la condensation et l’humi-dité. Il s’agit plutôt de réduire au maxi-mum les pertes d’énergie et d’assurer un fonctionnement économique.
Protection contre l’humidité
Un pare-vapeur qualitativement appro-prié ou une isolation suffisamment épaisse empêchent une augmentation inacceptable de l’humidité dans le maté-riau isolant. Plus le pare-vapeur est étanche et plus l’isolation est épaisse (vo-lumineuse), plus le volume d’humidité ab-sorbée par le matériau isolant est faible.
Rentabilité des matériaux d’isolation Deux matériaux d’isolation sont princi-palement utilisés pour les conduites de refroidissement (réfrigération): le caout-chouc synthétique et les coques de tuyaux PIR (polyisocyanurate) laminées d’aluminium. Le caoutchouc est flexible, facile à mettre en œuvre (même avec des pièces moulées) et garantit la pré-vention de la condensation grâce à un indice élevé de résistance à la diffusion de la vapeur d’eau. Les matériaux d’iso-lation PIR ont une très faible conducti-vité thermique et sont donc extrême-ment efficaces sur le plan énergétique.
Pour empêcher la pénétration de l’humi-dité, un pare-vapeur (p. ex., un laminé d’aluminium) doit être installé sur le ma-tériau d’isolation PIR.
Inconvénients – Faible résistance – Élasticité élevée
– Installation par des spécialistes des tuyaux en matière synthétique
– Manque de raccords et de connexions sur les appareils
– Sensible à la température et aux chocs
– Inflammable Supports de tuyaux
Lors du montage des tuyaux, veiller à ce qu’aucun pont thermique ne soit créé.
Isolation contre le froid
L’isolation contre le froid réduit les pertes de froid dans les tuyaux et les raccords et augmente l’efficacité énergétique du système.
Protection contre la condensation Dans le cas des conduites de froid, la température tombe en dessous du point de rosée directement sur la surface froide de la conduite – la condensation se forme. Pour empêcher la vapeur d’eau de pénétrer dans l’isolation thermique et la surface de la conduite, la surface exté-rieure de l’isolation froide doit être conçue comme un pare-vapeur. Ceci est particulièrement important pour les conduites de froid fabriquées en acier normal. Dans ce cas, une protection ina-déquate contre la corrosion en surface peut entraîner des dommages dus à la corrosion qui passent inaperçus.
L’efficacité énergétique des systèmes de distribution des conduites de refroi-dissement peut être augmentée par
l’uti-Illustration 8.28:
Support de tuyau isolé pour une conduite de froid. Il permet d’éviter les ponts thermiques et la formation de condensats.
Illustration 8.29:
Dommages dus à la corrosion sur la conduite d’eau froide (sous l’isolation).
Remarque: La Notice technique 5/2021
«Isolation dans la technique du bâti-ment» de suissetec comprend des don-nées détaillées sur les épaisseurs d’iso-lation recommandées.
Protection contre l’incendie
Dans le cas des installations frigori-fiques de climatisation, il convient de prêter attention aux traversées de tuyaux, à l’isolation des tuyaux dans les voies d’évacuation, à l’isolation du com-partiment coupe-feu et à la machine fri-gorifique (fluides frigorigènes inflam-mables) en ce qui concerne la protection contre l’incendie. En raison des exi-gences variables (localement) en ma-tière de protection contre l’incendie, il est recommandé que le planificateur responsable de la protection contre l’in-cendie détermine les mesures néces-saires avec les autorités à un stade pré-coce du projet.
Caloporteurs et frigoporteurs
De l’eau propre et traitée (inhibée contre la corrosion) est utilisée comme moyen de chauffage ou de refroidissement. Voir également la Directive SICC «Qualité de l’eau pour les installations techniques du bâtiment».
Pour les applications nécessitant une protection contre le gel, on utilise des mélanges eau-glycol avec protection contre la corrosion.
– Les fluides à base d›éthylène glycol sont utilisés lorsque des performances maximales de transfert de chaleur et une solution économique sont essentielles.
– Les fluides à base de propylène glycol sont utilisés lorsque des fluides de trans-fert de chaleur à faible toxicité sont re-quis.
Caoutchouc
Pour l’isolation en caoutchouc, il existe des colliers spéciaux pour tuyaux de froid qui peuvent être utilisés pour les sys-tèmes de distribution. Le tuyau en caout-chouc peut donc être simplement collé au collier de serrage du tuyau de froid.
Système PIR en aluminium
L’isolation des supports de tuyaux (pièces moulées) avec du PIR-Alu de-mande du soin et prend du temps. Les coques et les raccords PIR doivent être enduits d’un bitume épais pour rendre le système – notamment les joints d’isola-tion thermique (surfaces de raccorde-ment) – étanche à la diffusion de vapeur.
Il n’existe pas (encore) de suspension de tuyau appropriée. Toutefois, si l’épais-seur de l’isolant est suffisante, il est pos-sible d’isoler par-dessus le support du tuyau; cela permet également de garan-tir le pare-vapeur.
Épaisseurs d’isolation
D’un point de vue économique et écolo-gique, il est judicieux d’isoler les conduites de refroidissement contre l’eau de condensation (c.-à-d. comme protection contre l’humidité) d’une part, ce qui nécessite de faibles épaisseurs d’isolation. D’autre part, l’efficacité éner-gétique doit également être prise en compte avec les «épaisseurs d’isolation économiques». En outre, il s’agit égale-ment de prendre en compte les sys-tèmes hybrides qui chauffent en hiver et refroidissent en été. Dans le domaine de l’isolation thermique, les exigences du Modèle de prescriptions énergétiques des cantons MoPEC sont détermi-nantes. De même, les recommandations concernant les épaisseurs d’isolation des conduites de refroidissement doivent être respectées (Illustr. 8.30).
Isolation avec Coque dure PIR Caoutchouc
λ ≤ 0,028 λ = 0,033
Température de l’eau glacée
Illustration 8.30:
Épaisseurs mini-males d’isolation re-commandées pour les conduites d’eau glacée installées à une température am-biante de + 25 °C.
Le glycol et l’eau mélangés de manière homogène, ils ne se séparent pas.
Important: Lorsque du glycol pur est ajouté à un système déjà rempli d’eau, il ne se mélange pas automatiquement à l’eau. Cela signifie que la protection contre le gel n’est pas garantie et que le système peut être endommagé.
Pour les nouveaux remplissages, la concentration, la valeur du pH et la concentration de l’inhibiteur doivent être contrôlées pour la première fois après 3 mois. Ce premier contrôle fait partie du contrat de travail.
Ensuite, la résistance au gel doit être contrôlée chaque année, ce qui peut être fait par exemple à l’aide d’un réfracto-mètre. Certains fabricants proposent également à leurs clients un service d’analyse permettant de déterminer l’état réel du fluide dans le système.
Pour des raisons environnementales, il faut ajouter le moins de glycol possible.
L’élimination du glycol doit être clarifiée avec l’autorité locale de protection de l’environnement. Le déversement dans les canalisations des eaux usées n’est pas autorisé sans autorisation écrite préalable.
Les mélanges eau-glycol sans ajout d’additifs anticorrosion sont nettement plus corrosifs que l’eau pure.
Les fluides caloporteurs contenant du glycol se distinguent par la qualité de leur protection contre la corrosion. La norme d’essai de corrosion ASTM D 1384 peut être utilisée comme guide lors du choix du fluide caloporteur approprié.
Il ne faut pas mélanger différents fluides caloporteurs, en particulier ceux de dif-férents fabricants, car des incompatibili-tés et des dommages consécutifs dus à la corrosion peuvent se produire.
La résistance au gel dépend du type de glycol utilisé et de la teneur du mélange avec l’eau et est basée sur la tempéra-ture la plus basse sur le site d’installation (voir Illustr. 8.31).
Il convient de noter que la concentration minimale du mélange est d’environ 20 % (dépend du produit et du matériau). Une concentration plus faible peut rendre le fluide caloporteur chimiquement agressif.
Le glycol est disponible sous forme de concentré ou de mélange prêt à l’emploi.
Pour les systèmes comportant une tuyau-terie importante et une faible circulation, il est recommandé de diluer le concentré avec de l’eau en dehors du système jusqu’à la concentration souhaitée.
Température [°C]
Liquide
Solide (glace) Point d'écoulement
Point de congélation 0
−10
−20
−30
−40
−50
−60
Concentration de glycol [%]
0 10 20 30 40 50 60
Pour une protection suffisante contre la corrosion, une concen-tration minimale de glycol est requise dans chaque cas (ici 20%).
26 %
Illustration 8.31:
Résistance au gel du mélange eau-glycol.
Exemple: Lorsque la résistance au gel est requise selon un di-mensionnement jusqu’à −20 °C, cela donne une teneur en glycol dans l’eau de 26 % selon le gra-phique.
Illustration 8.32:
Installation de stoc-kage de la glace avec 3 modes de fonctionnement:
1. Charger l’accumu-lateur
2. Décharger l’accu-mulateur
3. Fonctionnement des machines frigori-fiques
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