Pr

1
LES VANNES DE REGULATION
J-M R. D-BTP
2006
2
Définitions
Montages
Actionneurs
3
Définitions
Kv
Autorité
Pression différentielle
Caractéristiques des vannes
Astuce
4
Kv 1/6
Le Kv dune vanne est le débit en m3/h qui
occasionnerait dans la vanne grande ouverte une
perte de charge de 1 bar.
Q Kv m3/h
DP 1 bar
Cest ce coefficient Kv qui déterminera le
diamètre nominal de la vanne de régulation.
5
Kv 2/6
La perte de charge varie comme le carré du débit
donc
Q
ou
6
Kv 3/6
Exemple 1 Quel est le Kv dune vanne qui
présente une perte de charge de 1 mCE pour un
débit de 3 m3/h ?
9,58 m3/h

7
Kv 4/6
Exemple 2 Quel est le débit qui occasionne
dans une vanne de Kv 5 m3/h une perte de charge
de 0,5 bar ?
3,53 m3/h

8
Kv 5/6
Exemple 3 Quelle est la perte de charge dune
vanne de Kv 4 m3/h lorsquelle est traversée par
un débit de 3 m3/h ?
0,56 bar

9
Kv 6/6
Si le terme Kv est un terme général, on peut
également parler de
Kvs Kv vanne grande ouverte
Kvn ou Qn Kv nominal des robinets thermostatiques (Kv à la levée nominale)
Kvo Kv vanne fermée aussi appelé  débit de fuite  Le taux de fuite ( Kvo / Kvs ) doit être inférieur à 0,05 pour une vanne neuve.
Cv Utilisé aux États-Unis, débit en USg/h occasionnant dans une vanne grande ouverte une perte de charge de 1 PSI Kv 0,86 Cv Cv 1,16 Kv
10
Autorité 1/5
Le rôle dune vanne de régulation est de modifier
un débit. Une vanne aura une bonne autorité si
elle peut modifier le débit sur toute sa
levée. Lautorité dune vanne de régulation ( a )
aussi appelée  perte de charge relative  est
définie ainsi
DPv perte de charge de la vanne de
régulation DPr perte de charge du réseau où
le débit varie en fonction de la levée de la vanne
11
Autorité 2/5
Autorité dune vanne 2 voies
DPv
DPr
12
Autorité 3/5
Autorité dune vanne 3 voies
DPv
DPr
En montage  mélange  ou  répartition , le
débit varie dans la chaudière !
13
Autorité 4/5
Autorité dune vanne 3 voies
DPv
DPr
En montage  décharge , le débit varie dans le
circuit utilisation !
14
Autorité 5/5
Lautorité se calcule en considérant les vannes
deux ou trois voies grandes ouvertes. Lautorité
devra toujours être comprise entre 0,3 et 0,7
pour que la vanne fonctionne bien (fasse bien
varier le débit sur toute sa levée). La plupart
du temps on se fixe une autorité de 0,5, ce qui
signifie que la vanne grande ouverte présentera
la même perte de charge que le réseau dont elle
fait varier le débit. Pour le calcul des pertes
de charge en vue de déterminer le circulateur, il
faudra donc d'abord calculer les pertes de charge
des tronçons de réseau où le débit varie avant de
déterminer la vanne de régulation afin den
connaître la perte de charge qui viendra
sajouter à celles de la boucle.
15
Pression différentielle 1/2
La pression différentielle est lécart des
pressions sexerçant de part et dautre du clapet
de la vanne lorsquelle est grande ouverte. Cette
pression créera une force qui tendra à ouvrir ou
à fermer le clapet selon la position de la vanne
dans le circuit. Cest la différence entre la
pression existant à la voie commune de la vanne
et celle existant dans la voie de bipasse. Cette
différence de pressions est égale à la somme de
la perte de charge de la vanne et de celle du
réseau où le débit varie.
16
Pression différentielle 2/2
DPv
DPr
P
P
P différentielle
DPv
DPr
P
P
P différentielle
17
Caractéristiques des vannes
Vanne à caractéristique linéaire
Vanne à caractéristique quadratique
Vanne à caractéristique logarithmique
Vanne à puissance calorifique linéaire
18
Caractéristiques des vannes
Vanne à caractéristique linéaire
La meilleure progressivité de la puissance
thermique est obtenue avec une autorité a1. Il
est impensable de choisir cette valeur. Ce type
de vanne ne peut pas être utilisé en régulation
continue. Il peut être utilisé en régulation TOR.
19
Caractéristiques des vannes
Vanne à caractéristique quadratique
La meilleure progressivité de la puissance
thermique est obtenue avec une autorité a1. Il
est impensable de choisir cette valeur, mais si
la hauteur manométrique de la pompe le permet,
une autorité de 0,6 à 0,7 donne une progressivité
acceptable.
20
Caractéristiques des vannes
Vanne à caractéristique logarithmique
Dans ce type de vanne, le déplacement du clapet
produit une variation de débit proportionnel au
débit total précédent le changement. La meilleure
progressivité de la puissance thermique est
obtenue avec une autorité de 0,6 à 0,7.
21
Caractéristiques des vannes
Vanne à puissance calorifique linéaire
Dans ce type de vanne, le constructeur a conçu le
clapet de façon à obtenir une puissance
calorifique proportionnelle à la levée du clapet
pour une autorité de 0,5. Une autorité trop
grande aurait le même effet quune autorité trop
petite.
22
Astuce
Valeurs des pressions Circulation dans la vanne autorité
C gt A gt B
C gt B gt A
A gt B gt C
B gt A gt C
23
Montages
Types de vannes trois voies
Fonctionnement des vannes trois voies
Montage mélange
Montage répartition
Montage décharge
Montage décharge inversée
Montage en injection
24
Types de vannes trois voies
Les vannes trois voies peuvent être à tournant
(disque, secteur ou boisseau), leur manœuvre
nécessite un mouvement de rotation.
Les vannes trois voies peuvent être à clapet,
leur manœuvre nécessite un mouvement longitudinal.
25
Fonctionnement des vannes trois voies 1/2
Une vanne trois voies possédera - une voie
où le débit ne change pas, - deux voies où les
débits varient en fonction de louverture de la
vanne.
Sur les schémas, la voie où le débit est constant
doit être différenciée des deux autres. Ici, elle
restera blanche alors que les autres voies seront
noircies. (en musique, une blanche vaut deux
noires)
26
Fonctionnement des vannes trois voies 2/2
en MELANGE ( deux entrées une sortie )
en REPARTITION ( une entrée deux sorties )
27
Montage mélange
La vanne travaille en mélange, elle permet de
faire varier la température de départ vers
lutilisation. La pompe se situe du côté
utilisation.
28
Montage répartition
La vanne travaille en répartition, elle permet de
faire varier les débits arrivant au point de
mélange et donc la température de départ vers
lutilisation. La pompe se situe du côté
utilisation.
29
Montage décharge
La vanne travaille en répartition, elle permet de
faire varier le débit passant dans lutilisation.
La pompe se situe du côté production.
30
Montage décharge inversée
La vanne travaille en mélange sur le retour, elle
permet de faire varier le débit passant dans
lutilisation. La pompe se situe du côté
production.
31
Montage en injection
La vanne travaille en répartition, elle permet de
maintenir les débits constants sur lutilisation
et la production et, en souvrant ,de modifier la
température de départ en injectant de leau
chaude dans le circuit utilisation avec
extraction de la même quantité deau froide.
Elle pourrait tout aussi bien être posée en
mélange sur le retour
32
Actionneurs
Moteur thermique
Servo moteur  3 points 
Moteur électro-hydraulique
33
Moteur thermique
Le  moteur  est constitué dun élément
dilatable équipé dune résistance électrique.
Lorsque la résistance est alimentée, lélément se
dilate et pousse une tige qui vient ouvrir le
clapet de vanne.
Lorsque la résistance nest plus alimentée,
lélément dilatable se refroidit doucement et un
ressort situé dans la vanne ramène le clapet vers
la fermeture.
Une molette, placée sur le moteur, permet de
comprimer le ressort hors tension et donc
douvrir la vanne manuellement.
34
Servo moteur  3 points  1/4
ouverture
Lactionneur est un moteur électrique et équipe
généralement une vanne tournante.
Principe
Si lalimentation se fait par Y1,
le moteur tourne et la vanne souvre lentement.
35
Servo moteur  3 points  2/4
fermeture
Lactionneur est un moteur électrique et équipe
généralement une vanne tournante.
Principe
Si lalimentation se fait par Y2,
le moteur tourne dans lautre sens et la vanne se
ferme lentement.
36
Servo moteur  3 points  3/4
arrêt
Lactionneur est un moteur électrique et équipe
généralement une vanne tournante.
Principe
Si lalimentation ne se fait plus,
le moteur ne tourne plus et la vanne reste dans
sa position précédente.
37
Servo moteur  3 points  4/4
Le moteur est équipé de fins de course qui
couperont son alimentation avant darriver en
butée.
Le réglage des cames de fin de course devra être
contrôlé avant la mise en service du système !
Ce type de servo moteur est équipé dun système
permettant le positionnement de la vanne en
 manuel .
38
Moteur électro-hydraulique
Le  moteur  est un vérin hydraulique équipé
dune pompe et dune électrovanne.
Lorsque le moteur est alimenté, lélectrovanne
est fermée et la pompe injecte lhuile sur le
dessus du vérin. Celui-ci descend doucement en
poussant une tige qui vient ouvrir le clapet de
vanne.
Lorsque le moteur nest plus alimenté, la pompe
sarrête et lélectrovanne souvre. De puissants
ressorts remontent le vérin doucement et la tige
ramène le clapet de vanne vers la fermeture.
Une molette permet douvrir la vanne hors tension
en comprimant les ressorts.