La réserve tampon ou bouteille tampon gaz


Sommaire



Utilité de ce dispositif


La bouteille tampon est un dispositif technique qui permet d'éviter les pannes brûleurs et les déclenchements des groupes de sécutité des postes de livraison de gaz sous 21 ou 300 mbar.
Elle est nécessaire lorsque le volume gaz contenu dans la canalisation générale, c'est à dire depuis le poste de livraison GDF jusqu'aux brûleurs est inférieur à un volume de référence.
Ce volume de référence est donné par la loi dite des 1/1000 ème pour une pression d'utilisation de 300 mbar et 1/500 ème pour du 21 mbar.


Constat du problème


Incidences du volume trop faible de la canalisation gaz

- 1° Mise en sécurité par le coffret de sécurité du brûleur, le pressostat dit "basse pression" ayant déclenché par dépassement de sa valeur de consigne.
- 2° Déclenchement en "haute pression" du groupe de sécurité qui équipe le poste de livrairion gaz par dépassement de sa valeur de consigne.

Il est certain que les chaufferies qui fonctionnent sous une pression gaz de 21 mbar sont plus "sensible" au problème, surtout celles situées en terrasse et donc très éloignées du poste de livraison GAZ en RDC du bâtiment.

Dans les deux cas il y a rupture des services chauffage et eau chaude sanitaire et donc des usagés forts mécontents.


Les pannes induites


1° - Panne brûleur par coupure du pressostat de sécurité basse pression gaz BP - la pression dans la canalisation gaz est trop faible :

Lors du démarrage d'un brûleur, l'ouverture pratiquement instantané de l'électrovanne de sa "rampe gaz" provoque une baisse de pression significative dans la conduite du réseau qui le relie au poste de livraison.
En conséquence le volume contenu dans cette canalisation peut être insuffisant et faire déclencher le pressostat basse pression du brûleur voir même le pressostat gaz général si la chaufferie en est équipée.
Bien entendu le phénomène est accentué par la conjugaison d'un démarrage simultané de plusieurs brûleurs.
Il est à noter que les brûleurs d’aujourd’hui ne se mettent pas tous en sécurité par manque de pression, certains se mettent en veille, en fait ils attendent simplement que la pression gaz soit rétablie pour se relancer automatiquement.
Ces "relances" automatique du brûleur sont de vrais pannes "fantômes" puisque ne nécessitant pas l'intervention d'un technicien mais induisent de vrais ruptures de services qui sont quelquefois difficile à mettre en évidence, sans compter les chocs thermiques liés aux redémarrages à froid des chaudières.


2° - Panne brûleur par coupure du pressostat de sécurité haute pression gaz HP - la pression dans la canalisation gaz est trop forte :

Lors de l'arrêt d'un brûleur, la fermeture pratiquement instantané de son électrovanne gaz, soit en 5/100 ème de seconde, provoque une hausse de pression significative dans la conduite du réseau qui le relie au poste de livraison GDF.
Cette augmentation de pression provient de la différence des temps de fermeture/adaptation aux réseaux entre :
- l'électrovanne du brûleur : 5/100 ème de seconde
- et celle du détendeur équipant le poste de livraison gaz : 1 à 1,5 seconde

En effet, le temps de réaction du détendeur est fonction de "l'état de pression" du réseau général GDF, mais généralement supérieur au temps de fermeture de l'électrovanne du brûleur, d’où une suppression induite.
La aussi, les chaufferies qui fonctionnent sous une pression gaz de 21 mbar sont plus "sensible"


Correctif


Le meilleur correctif possible epprouvé par les professionnels est l'adjonction d'une réserve de gaz additionnelle au réseau en aval du poste de livraison, du détendeur.
Cette réserve de gaz additionnelle est communément appelée "bouteille tampon gaz".
Elle doit être installée entre le poste de détente et le/les brûleurs, généralement pour une question de place elle est fixée au plafond de la chaufferie.
Le dimensionnement de cette "bouteille tampon" est fort simple, il dépend essentiellement de la pression de livraison GDF, son volume est déterminé suivant la pression de service :

- La formule est pour une pression inférieure ou égale à 50 mbar : Vb = Qv / 500
- La formule est pour une pression supérieure ou égale à 50 mbar et inférieure à 400 mbar : Vb = Qv / 1000

Avec :
Vb = volume de la bouteille tampon en m3
Qv = somme du débit gaz en m3 nécessaire aux brûleurs en fonction à pleine puissance


Bouteille tampon gaz




Contexte réglementaire


Il n'y a pas d'obligation réglementaire à proprement parlé qui impose ce dispositif.
Néanmoins le NF DTU 61.1 dans son cahier n° 7 indique les cas où une bouteille tampon gaz apparait comme nécessaire et en précise le mode de dimentionnement, comme précisé ci-dessus à "Correctif".



Disfonctionnement possible de ce dispositif


Malgré l'installation de cette bouteille tampon, des mises en sécurité de brûleur par détection d'une surpression gaz peuvent se produire de façon aléatoire, pourquoi ?
Vraisemblablement cela est dût à la montée en température du gaz contenu dans la bouteille tampon surtout si cette dernière est installée au plafond de la chaufferie.

Afin de mieux comprendre le phénomène, prenons un exemple concret.
Les données :
- une chaufferie qui fonctionne avec une pression gaz GDF de 300 mbar
- le pressostat de sécurité dit "maxi" du brûleur est réglé à 20% de la pression de livraison GDF, soit 360 mbar
- la température du gaz à la sortie du détendeur est de 10° C
- la bouteille tampon est située au plafond de la chaufferie, là ou la température ambiante est la plus élevée, de 30 à 40° C

Nous partons d'une situation, d'un postulat :
- à l'arrêt, la pression dans la canalisation d'alimentation du gaz est de 320 mbar, elle est toujours légèrement supérieure à celle de livraison lorsque le poste "débite"
- dans la bouteille le gaz est à 10° C
- la durée d'arrêt du brûleur induit une montée en température du gaz contenu dans la bouteille à 25° C soit une augmentation de 15° C


Pour déterminer la pression résultante de ces conditions d'exploitation suposées, nous utilisons la loi de CHARLES - loi des gaz parfaits


Loi des gaz parfaits



La pression relative du gaz dans la bouteille tampon sera alors de : 1403 mbar - 1013 mbar = 390 mbar
De fait cette valeur de 390 mbar dépasse significativement celle de consigne du pressostat "maxi" de sécurité qui est fixée à 360 mbar, d’où des mises en sécurité des brûleurs.

Pour des chaufferies fonctionnant sous une pression dite "basse" soit du 21 mbar cette augmentation de pression dans la bouteille est proportionnellement plus importante, une augmentation de 5° du gaz dans la bouteille tampon fait passer la pression de 21 mbar à 39 mbar.

Les ventilations haute et basse de la chaufferie doivent êtres placées et dimentionnées conformément aux règlementations en vigeur.







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