Sélection des steam traps - Équipements de chauffage de locaux

A - Meilleur choix, B - Alternative acceptable, 1 (purgeur d’air en parallèle), 4 (une pompe/trap peut être nécessaire).

Échangeurs de chaleur drainant à la pression atmosphérique

La trap pour cette application doit être capable de gérer une charge très lourde ou très légère de manière égale, et être capable de purger l’air rapidement. La trap thermostatic à flotteur est idéale et doit toujours être installée en dessous de la sortie de l’échangeur de chaleur. La figure 11.10.1 montre une trap thermostatic à flotteur sans contre-pression imposée par le système de condensat, comme ce serait le cas si le condensat drainait vers un récepteur ventilé à l’atmosphère, ou vers une ligne de retour de condensat plus basse et non submergée.

Chaque fois que la production du réchauffeur est régulée, l’effet est de réduire la pression dans l’espace vapeur, qui peut alors devenir insuffisante pour pousser le condensat à travers la trap, et le système est dit ‘calé’. La pression diminuera en dessous de la pression atmosphérique (c’est-à-dire le vide) si la température de l’eau secondaire est régulée en dessous de 100°C. Le vide retient le condensat qui engorge les tubes du réchauffeur. Cela peut provoquer des coups de bélier, une mauvaise régulation de la température et, dans la plupart des cas, une corrosion ultérieure des éléments du réchauffeur. Sur les échangeurs de chaleur plus petits drainant à l’atmosphère, un remède simple consiste à installer un coupe-vide sur l’entrée de vapeur de l’échangeur de chaleur (voir figure 11.10.1). Lorsque le vide se produit dans l’espace vapeur, le coupe-vide s’ouvre pour permettre au condensat de s’écouler vers la steam trap.

La trap elle-même doit être placée en dessous de la sortie de l’échangeur et doit être dimensionnée pour évacuer la charge de condensat en mode calé sur la hauteur statique ‘h’ (créée par la hauteur de la sortie au-dessus de l’entrée de la trap). La conduite de condensat depuis la trap doit être inclinée vers le bas pour qu’aucune contre-pression supplémentaire ne soit exercée sur la trap.

Échangeurs de chaleur drainant à une pression positive

Souvent, et en particulier sur les grandes installations, il est généralement préférable de ne pas introduire d’air dans l’espace vapeur, et l’utilisation d’un coupe-vide peut ne pas être tolérée. De plus, si le condensat est relevé après la steam trap vers un niveau plus élevé, un coupe-vide ne peut pas faciliter le drainage. Dans ces situations, une pompe-trap ou une combinaison pompe/trap doit être utilisée.

Si le calage est inévitable et qu’un coupe-vide ne peut pas être utilisé, une méthode active d’élimination du condensat doit être utilisée pour assurer de bonnes performances du système. Une pompe-trap (comme le montre la figure 11.10.2) fonctionnera comme une steam trap si la pression de vapeur dans l’espace vapeur est suffisante pour vaincre la contre-pression. Sinon, elle agira comme une pompe. L’appareil est entièrement autonome et automatique dans son fonctionnement.

Panneaux et bandes rayonnants

La production de chaleur dépend d’une température de surface élevée, par conséquent l’évacuation rapide du condensat est essentielle. Les meilleurs résultats sont obtenus en équipant chaque panneau individuellement d’une trap à flotteur qui gère rapidement l’air et le condensat (figure 11.10.5). Le regroupement de deux panneaux similaires sur une trap est souvent satisfaisant. Des traps thermodynamic ou à seau inversé peuvent également être utilisées, mais des purgeurs d’air supplémentaires peuvent être nécessaires.

Radiateurs à vapeur

Pour le type standard de radiateur à vapeur qui fonctionne normalement à des pressions inférieures à 2 bar g, une trap thermostatic à pression équilibrée avec entrée à union peut être utilisée, comme le montre la figure 11.10.6. Un filtre peut ne pas être nécessaire car le radiateur accumule la saleté et peut être purgé une fois par an après avoir temporairement retiré la capsule de la trap. Lors du remplacement de la capsule, il est utile de s’assurer que la vanne et les surfaces de siège sont propres.

Cependant, si l’on préfère intégrer un filtre, une trap à pression équilibrée avec filtre est une alternative utile (figure 11.10.7). Dans certaines installations, ce type de réchauffeur est utilisé avec un système de retour sous vide, auquel cas une capsule spéciale sous-refroidie est disponible.

Convecteurs à ventillateur encastrés

Bien que ces réchauffeurs aient un petit espace vapeur et que le condensat ne doit pas être autorisé à s’accumuler, les facteurs de conception appellent une disposition soignée. Une trap à pression équilibrée peut fournir cela, comme le montre la figure 11.10.8. Cependant, si l’armoire est du type à tirage forcé (avec ventilateur intégré), la charge plus élevée nécessite que l’espace vapeur soit maintenu exempt de condensat et d’air. Une trap à flotteur est idéale mais l’installer proprement à l’intérieur de l’armoire peut poser un problème. Une alternative satisfaisante est une trap à pression équilibrée, comme l’illustre la figure 11.10.8, pour permettre une longueur maximale de jambe de refroidissement.

Réchauffeurs unitaires et batteries de chauffage d’air

Les réchauffeurs unitaires et les batteries de chauffage d’air produisent beaucoup de condensat à partir d’un petit espace vapeur. Toute accumulation de condensat ou d’air produit des températures inégales ou de l’air froid et peut finalement endommager la batterie de chauffage. Utilisez une petite trap thermostatic à flotteur près de l’entrée (figure 11.10.9). Avec les batteries horizontales comme celles utilisées dans les réchauffeurs à tirage descendant, toute réduction de la conduite de sortie de condensat doit être réalisée à l’aide d’un réducteur excentrique. Cela empêchera le condensat de refluer dans les serpentinages. La trap doit être installée en dessous de la sortie comme dans la figure 11.10.10. L’évacuation du condensat peut être améliorée en installant la batterie de chauffage avec une légère pente vers l’extrémité de sortie. Lorsque plusieurs batteries de chauffage verticales sont installées en série avec le flux d’air, les sections successives font progressivement moins de travail et produisent progressivement moins de condensat. Chaque section doit être drainée séparément avec une trap à flotteur (figure 11.10.11). Si une trap à flotteur n’est pas utilisée, la trap à seau inversé est une alternative possible, mais avec un purgeur d’air installé en parallèle.

Lorsque de la vapeur à plus haute pression est utilisée dans un système multi-réchauffeurs, des économies peuvent être réalisées en collectant le condensat, en séparant le flash steam et en l’utilisant pour chauffer la première section du réchauffeur dans le groupe. Lorsque les batteries de chauffage sont à régulation de température, des conditions de calage peuvent se produire dans les espaces vapeur empêchant l’évacuation efficace du condensat. Un coupe-vide Spirax Sarco doit être installé sur la tuyauterie entre la vanne de régulation et l’entrée de la batterie de chauffage, et la tuyauterie de condensat doit être autorisée à descendre vers un point de collecte, c’est-à-dire un récepteur ventilé à l’atmosphère. La trap à flotteur doit être dimensionnée sur la charge de calage. Le sujet du calage est traité en détail dans le bloc 12.

Serpentinages en tuyaux aériens

Les longs tuyaux de chauffage aériens, comme les serpentinages de séchage industriels, produiront des coups de bélier si une attention insuffisante est accordée à l’installation. La chaleur circulera lentement et la régulation de la température sera difficile. Reposer la tuyauterie comme dans la figure 11.10.12, en utilisant des traps à pression équilibrée avec capsules en acier inoxydable, ou avec des traps à flotteur ou à seau inversé éliminera ces problèmes. Avec des traps à seau inversé, la vitesse de chauffe peut être grandement améliorée en installant des purgeurs d’air séparés, en particulier à l’extrémité du serpentinage (figure 11.10.13).