Comment contrôler un vase d'expansion fermé à pression variable?

Le vase d'expansion d'une installation de chauffage sert à compenser la dilatation de l'eau et à garantir que l'ensemble de l'installation reste en surpression lorsque l'eau refroidit. Le vase doit donc être dimensionné, sélectionné et installé de manière professionnelle. Toutefois, cela ne suffit pas en soi. Le vase d'expansion est sujet à l'usure. Par conséquent, c'est un élément qui doit être régulièrement inspecté, et qui nécessite une intervention si nécessaire. Cet article passe en revu les étapes d'inspection des vases d'expansion fermés à pression variable⁽¹⁾.

Perte de pression du vase d'expansion

La partie la plus importante d'un vase d'expansion fermé à pression variable est le diaphragme. Il forme une séparation
entre l'eau de l'installation et un espace fermé qui est rempli de gaz sous pression (air sec⁽²⁾ ou azote) lors de sa fabrication. C'est pourquoi on parle aussi de vases d'expansion fermés avec membrane. La pression du gaz dans le récipient est appelée 'prépression'.

Le diaphragme peut être constitué d'un diaphragme ou d'un soufflet. Selon la norme NBN EN 13831 de 2007, le diaphragme peut être fabriqué en différents matériaux, tels que

• Caoutchouc naturel (NR)
• Caoutchouc butyle (IIR)
• Caoutchouc nitrile (NBR)
• Caoutchouc butadiène (SBR)
• Elastomère EPDM
• Elastomère thermoplastique TPE-O.

Cependant, comme la membrane n'est jamais complètement étanche au gaz et que sa qualité peut se détériorer progressivement sous l'influence des charges auxquelles elle sera soumise (par exemple la température et les étirements successifs), une partie du gaz contenu dans la cuve va migrer avec le temps vers l'eau de l'installation. En conséquence, la pression du gaz dans le vase d'expansion va chuter et ce dernier ne pourra finalement plus remplir son rôle. Dans certaines parties de l'installation, on peut atteindre des pressions négatives et l'air ambiant peut être aspiré, ce qui peut entraîner de la corrosion. Dans des cas extrêmes, le diaphragme peut également se rompre, le rendant inutile.

Il est donc important que le vase d'expansion soit régulièrement contrôlé par un professionnel (par exemple, chaque année ou tous les deux ans).

Soulignons qu'il est essentiel d'arrêter toute l'installation (générateurs de chaleur et pompes de circulation) avant de débrancher le vase d'expansion.

contrôle du vase d'expansion

Le contrôle d'un vase d'expansion fermé avec membrane porte sur la vérification de la prépression restante.
Pour ce faire, l'eau doit être évacuée du vase d'expansion. Pour faciliter cela, il est préférable
que le vase d'expansion soit équipé d'un robinet d'arrêt verrouillable et d'un robinet de purge. Une vanne à capuchon
combine ces deux fonctions. Si le vase d'expansion n'est pas équipé de telles installations, le tout
doit être déconnecté. Ce faisant, assurez-vous que les robinets d'arrêt de l'installation sont fermés afin de minimiser la perte d'eau.

Soulignons qu'il est essentiel d'arrêter toute l'installation (générateurs de chaleur et pompes de circulation) avant de débrancher le vase d'expansion. Il est donc possible que l'installation refroidisse pendant le contrôle et que la pression baisse, ce qui donne lieu à une éventuelle entrée d'air. Il est donc préférable que la durée du contrôle soit la plus courte possible.

La pression résiduelle dans le vase d'expansion doit être vérifiée au moyen d'un manomètre au niveau de la vanne de remplissage de gaz.

Si nécessaire, le vase d'expansion doit être regonflé à l'aide d'une pompe à air ou d'une bouteille d'azote sous pression. Différents modèles de manomètres et de pompes sont disponibles sur le marché.

 

Étant donné que la bonne pression du vase d'expansion dépend de l'installation de chauffage et du dimensionnement du vase, il est essentiel de vérifier si des informations spécifiques sont disponibles à ce sujet (par exemple, note de dimensionnement ou étiquette sur le vase) avant d'effectuer le contrôle. Si ces informations font défaut, il faut établir soi-même une note de dimensionnement, par exemple en utilisant l'outil de calcul disponible sur www.cstc.be.

Il est possible que lors de l'inspection du vase d'expansion, vous constatiez la présence d'eau au niveau de la vanne de remplissage de gaz. Cela indique une fissure dans le diaphragme et nécessite inévitablement le remplacement de la cuve (ou du diaphragme pour les modèles à diaphragme interchangeable).

Après le contrôle de la prépression et le repompage éventuel du vase d'expansion, il faut vérifier l'étanchéité de la vanne de remplissage de gaz. À cette fin, on peut par exemple utiliser de l'eau savonneuse.

Nouvelle mise en service du vase d'expansion

Lors de la remise en service du vase d'expansion - et avant le redémarrage des chauffages et des pompes de circulation
- il faut ajouter suffisamment d'eau pour reconstituer la réserve d'eau et appliquer la pression de remplissage appropriée. La principale difficulté à ce stade réside dans le fait que la pression de remplissage dépend de la température de l'eau dans l'installation.

Il n'est pas facile de déterminer avec précision la température de l'eau dans l'installation. C'est
même presque impossible !

Dans le schéma dimensionnel du vase d'expansion, la pression initiale est normalement calculée en fonction de la température de l'eau la plus basse dans la plage de fonctionnement de l'installation (voir norme NBN EN 12828), c'est-à-dire la température de l'eau de remplissage (10 °C). Cependant, il est peu probable que toute l'eau de l'installation ait cette température. Par conséquent, il est préférable d'ajuster la pression de remplissage à la température de l'eau dans l'installation. Cette pression de remplissage peut être déterminée sur la base de la note de dimensionnement et de l'outil de calcul mentionnés précédemment.

Il n'est pas facile de déterminer avec précision la température de l'eau dans l'installation. C'est
même presque impossible ! La température la plus élevée dans l'installation est celle de l'eau au départ du générateur de chaleur. La température la plus basse est la température ambiante dans la pièce la plus froide. La température de l'eau de retour du générateur de chaleur se situe entre ces deux valeurs. Le professionnel chargé de contrôler le vase d'expansion doit donc estimer la température moyenne de l'eau dans l'installation sur la base de ses observations.

Ce faisant, il peut déduire que :
a. la température de l'eau dans une installation fixe et refroidie (0% chaud) est égale à la température ambiante
b. la température de l'eau dans une installation en fonctionnement complet (100% chaud) correspond à la température moyenne de l'eau de départ et de retour
c. la température de l'eau dans une installation en fonctionnement partiel (par exemple 40% chaud) correspond à la moyenne pondérée de a et b (0,60 x a + 0,40 x b).

En raison de l'impossibilité de déterminer avec précision la température de l'eau dans l'installation, il existe une certaine incertitude quant à la pression de remplissage à appliquer. Une partie de cette incertitude est traitée dans la pratique
par la marge de sécurité d'au moins 0,5 bar par rapport à la pression d'ouverture de la soupape de sécurité, prévue dans le calcul.

Procédure en cas de deux vases d'expansion

Parfois, les installateurs choisissent d'installer deux vases d'expansion dans l'installation, par exemple un (trop) petit vase d'expansion intégré dans une chaudière murale et un vase supplémentaire. Dans ce cas, la procédure de contrôle doit être basée sur la note de dimensionnement de chacun des vases.

 

 

En pratique, la procédure de contrôle la plus simple consiste à : 
Si les vases sont à la même hauteur, la pression de remplissage à appliquer dans les deux vases d'expansion est identique. Si ce n'est pas le cas, le vase à expansion la plus élevée doit avoir 0,1 bar de moins par mètre de différence de hauteur.

1. débrancher les deux vases
2. vérifier le premier vase et le remettre en pression (gaz et eau)
3. débrancher à nouveau le premier vase
4. vérifier le deuxième vase et le remettre en pression (gaz et eau)
5. rebrancher le premier vase.

Une procédure de contrôle un peu plus complexe permet de réduire le temps pendant lequel l'installation n'est pas connectée à un vase d'expansion. Cette procédure consiste à
1. débrancher le premier vase, vérifier et rétablir sa pression (gaz)
2. rebrancher le premier vase à l'installation et rétablir sa pression (eau)
3. débrancher le deuxième vase, vérifier et rétablir sa pression (gaz)
4. débrancher le premier vase
5. rebrancher le deuxième vase à l'installation et rétablir sa pression (eau)
6. rebrancher le premier vase.

⁽¹⁾ Le rapport CSTC n° 14 traite de la méthode de dimensionnement des vases d'expansion et approfondit la question de leur installation et de leur maintenance. Un outil de calcul est également disponible à l'adresse www.cstc.be.
⁽²⁾ L'air sec contient environ 78 % d'azote, 21 % d'oxygène et 1 % d'autres gaz.

_{Source : Les Dossiers du CSTC N° 2020/05.08 - Installation de chauffage à eau chaude : contrôle du vase d'expansion fermé à pression variable
(https://www.cstc.be/publications/dossiers-du-cstc/2020-05.08/)}