Calcul de vase d’expansion
Ce calcul de vase d’expansion dimensionne le vase à membrane d’une installation de chauffage fermée ou d’un ballon d’eau chaude sanitaire. Saisissez contenance en eau, températures de remplissage et maximale, pression de gonflage du vase et pression de tarage de la soupape de sécurité, et l’outil donne volume de dilatation, coefficient d’utilisation, volume minimal et taille standard suivante en litres et en gallons.
Résultats
L’outil « Calcul de vase d’expansion » fait partie de notre rubrique Calculateurs : Plomberie & eau chaude. Parcourez cette rubrique pour dimensionner, convertir et vérifier vos résultats en complément de cet outil.
Ce que fait le calcul de vase d’expansion
L’eau se dilate en chauffant : de 10 °C à 70 °C, son volume augmente d’environ 2,2 %. Dans une installation fermée, ce surplus d’eau ne peut aller nulle part, la pression monte donc jusqu’à l’ouverture de la soupape de sécurité. Un vase d’expansion à membrane contient un coussin de gaz, air ou azote, qui se comprime et absorbe ce surplus. L’outil détermine le volume de dilatation à partir de la masse volumique de l’eau et le met à l’échelle de la part du vase qui peut se remplir entre pression de gonflage et pression finale.
Formules du calcul de vase d’expansion
Le volume de dilatation découle de la masse volumique de l’eau aux deux températures :
Toutes les pressions sont relatives, en bar. La pression finale pf est 0,5 bar sous le tarage de la soupape, ou 10 % en dessous pour les soupapes de plus de 5 bar, pour que la soupape ne goutte pas. Le coefficient d’utilisation (pf − p0) ÷ (pf + 1) est la part du vase qui se remplit d’eau ; il découle de la loi de Boyle-Mariotte pour le coussin de gaz. La réserve d’eau selon la NF EN 12828 ajoute 0,5 % de la contenance, au moins 3 litres, pour que le vase contienne encore de l’eau après refroidissement et petites pertes.
Exemple de calcul de vase d’expansion
Une installation de chauffage de 200 L d’eau, remplie à 10 °C et utilisée jusqu’à 70 °C, avec 1,0 bar de gonflage et une soupape de sécurité à 3 bar :
Un ballon d’eau chaude de 300 L, chauffé de 10 °C à 60 °C, sous une pression d’alimentation de 3,5 bar et avec une soupape à 6 bar, demande 17 L, donc un vase sanitaire de 18 L. En France, les groupes de sécurité sont en général tarés à 7 bar, ce qui réduit un peu le volume nécessaire.
Comment faire le calcul de vase d’expansion
Saisissez la contenance totale en eau de l’installation, chaudière ou pompe à chaleur, réseau de tuyaux, radiateurs ou plancher chauffant et ballon tampon compris. Indiquez la température de remplissage et la température d’eau maximale. Fixez la pression de gonflage, en général la hauteur statique de l’installation en bar plus 0,2 bar, et la pression de tarage de la soupape de sécurité. Laissez la réserve d’eau selon la NF EN 12828 activée pour le chauffage. Cliquez sur Calculer.
Interpréter le calcul de vase d’expansion
Choisissez la taille standard égale ou supérieure au volume minimal. Un vase trop petit laisse la pression monter jusqu’au tarage à chaque chauffe, la soupape goutte et l’installation perd de l’eau. Un vase plus grand ne nuit pas. La pression de gonflage compte autant que le volume : réglez-la installation froide et vidée côté eau, et adaptez-la à la hauteur statique plus une marge, sinon le vase commence le cycle déjà en partie rempli.
Quand faire un calcul de vase d’expansion
- Dimensionner le vase d’une nouvelle installation de chauffage
- Vérifier le vase après l’ajout de radiateurs ou d’un ballon tampon
- Dimensionner un vase sanitaire pour un ballon d’eau chaude
- Fixer la pression de gonflage dans un bâtiment haut
- Corriger une soupape qui goutte à la chauffe
Erreurs fréquentes dans le calcul de vase d’expansion
- Laisser la pression de gonflage d’usine. Réglez-la sur la hauteur statique plus une marge.
- Oublier le ballon tampon. Comptez toute l’eau.
- Utiliser le tarage comme pression finale. Restez 0,5 bar en dessous.
- Utiliser un vase de chauffage pour l’eau sanitaire. Installez un vase sanitaire.
Conseils pour le vase d’expansion à membrane
- Contrôlez la pression de gonflage chaque année, installation vidée côté eau.
- Arrondissez à la taille standard supérieure.
- Placez le vase sur le retour près du générateur ou côté aspiration de la pompe.
Vase d’expansion de chauffage et contenance de l’installation
La contenance est la donnée la plus difficile. En ordre de grandeur, les installations à radiateurs contiennent environ 10 à 15 litres par kW de chaudière, les planchers chauffants 15 à 20 litres par kW, et les anciennes installations en fonte davantage. Pour une valeur précise, additionnez la contenance du générateur selon sa fiche technique, celle des radiateurs et le réseau, que le calcul du volume d’un tuyau donne par mètre pour chaque diamètre. Les pompes à chaleur avec ballon tampon ajoutent son volume, que le calcul du volume d’une cuve détermine à partir de ses dimensions.
Vase d’expansion sanitaire
Quand un clapet anti-retour ou un réducteur de pression empêche l’eau chauffée de refouler dans le réseau, un ballon d’eau chaude a besoin de son propre vase sanitaire, à membrane alimentaire. La même formule s’applique avec la contenance du ballon, les températures d’eau froide et de stockage, la pression d’alimentation comme pression de gonflage et le tarage du groupe de sécurité, en France en général 7 bar. Dimensionnez d’abord le ballon avec le calcul de ballon d’eau chaude.
Dilatation de l’eau selon la température
| Température maximale | Dilatation depuis 10 °C | Pour 100 L d’eau |
|---|---|---|
| 40 °C | 0,75 % | 0,75 L |
| 50 °C | 1,18 % | 1,18 L |
| 60 °C | 1,68 % | 1,68 L |
| 70 °C | 2,24 % | 2,24 L |
| 80 °C | 2,87 % | 2,87 L |
| 90 °C | 3,56 % | 3,56 L |
Calcul vase d’expansion : installations de chauffage avec soupape à 3 bar
Taille standard avec réserve d’eau selon la NF EN 12828, remplissage à 10 °C, selon température maximale et pression de gonflage :
| Contenance de l’installation | 70 °C, 1,0 bar | 70 °C, 1,5 bar | 90 °C, 1,5 bar |
|---|---|---|---|
| 100 L | 18 L | 25 L | 25 L |
| 150 L | 18 L | 25 L | 35 L |
| 200 L | 18 L | 35 L | 50 L |
| 300 L | 25 L | 35 L | 50 L |
| 500 L | 35 L | 50 L | 80 L |
| 1000 L | 80 L | 100 L | 200 L |
Questions fréquentes : Calcul de vase d’expansion
Comment calculer un vase d’expansion ?
Multipliez la contenance par la dilatation de l’eau, ajoutez la réserve et divisez par le coefficient d’utilisation (pf − p0) ÷ (pf + 1). Une installation de 200 L jusqu’à 70 °C entre 1 et 3 bar demande environ 18 L.
Quelle pression de gonflage pour le vase d’expansion ?
Pour le chauffage, la hauteur statique de l’installation en mètres divisée par 10, plus environ 0,2 bar. Pour un ballon sanitaire, la pression d’alimentation en aval du réducteur de pression.
De combien l’eau se dilate-t-elle en chauffant ?
Environ 1,7 % de 10 °C à 60 °C, 2,2 % jusqu’à 70 °C et 3,6 % jusqu’à 90 °C.
Que se passe-t-il si le vase d’expansion est trop petit ?
La pression atteint le tarage à la chauffe, la soupape de sécurité s’ouvre, et l’installation perd de l’eau et doit être remise en pression.