INSTALLATION ET OUTILLAGE
Install Magazine 965 – novembre 2019

Le bon traitement d’eau pour votre installation de chauffage central

Nous savons tous que même les petits dépôts de calcaire dans une installation de chauffage central entraînent une perte de rendement. La corrosion, moins connue, est aussi un facteur de maintenance désagréable et coûteux. Les derniers échangeurs thermiques performants en aluminium peuvent parfois causer du souci au service de maintenance.

La problématique

Les chaudières modernes, pompes à chaleur, vannes, etc., sont plus économiques notamment parce que les ouvertures de passage et conduites d’eau sont plus petites. L’échange de chaleur a lieu sur une surface restreinte. Les exigences en qualité de l’eau sont donc plus élevées que par le passé.

Bien entendu, il faut éviter les dépôts de calcaire qui diminuent le rendement et augmentent le risque de fissuration par les tensions thermiques. Mais la corrosion et l’ajout (excessif) d’inhibiteurs entraînent un développement de boues qui provoquent des dysfonctionnements. La corrosion produit des perforations et il faudra arrêter l’installation pour la réparer. Il y a une différence entre le tartre et la boue de corrosion mais les deux vont souvent de pair. Le tartre provient d’une eau de remplissage dure, et crée un dépôt sur les éléments chauds. La boue de corrosion est la conséquence de processus d’oxydation causés par trois composants : l’oxygène (O₂), l’acidité (pH) et la teneur en sel (conductivité).

Le calcaire se dépose dans la chaudière ou sur l’échangeur thermique. Des fragments se détachent et, avec la boue de corrosion, circulent dans les conduites, les radiateurs, les vannes de régulation, etc., causant des obstructions et des dysfonctionnements.

Tartre et corrosion

Les directives nationales et internationales indiquent que l’eau de remplissage peut avoir une dureté maximale, en fonction de la taille de l’installation et la puissance. L’idée sous-jacente est que si vous avez une très dure, mais une petite chaudière, vous aurez à coup sûr des problèmes. Voilà pourquoi les directives stipulent qu’il faut diviser la contenance en eau totale par la puissance de votre chaudière (s’il y en a plusieurs, prenez la plus petite), pour obtenir une ‘contenance en eau spécifique’. Au plus le chiffre est élevé, au moins votre eau doit contenir de calcaire. Une eau n’est jamais trop douce, au moins elle est dure, au mieux c’est.

Il y a aussi d’autres directives pour les paramètres de l’eau qui déterminent la vitesse de corrosion. Pour les échangeurs thermiques et les radiateurs en aluminium en particulier, il est essentiel de maintenir le pH de l’eau de circulation sous 8.5. L’ajustement d’un pH trop élevé via des produits chimiques fait augmenter la teneur en sel et donc la vitesse de corrosion. En revanche, une déminéralisation avec des résines ou une osmose inverse produit une eau avec un pH idéal.

Adoucissement et déminéralisation

Les adoucisseurs classiques (avec une charge de résines) neutralisent les cations de calcium et de magnésium dans l’eau en les remplaçant par du sodium provenant des tablettes de sel (=NaCl) servant à la régénération des résines. Comme chaque ion Ca²⁺ ou Mg²⁺ est remplacé par des ions Na⁺, la conductivité électrique (= teneur en sel totale) de l’eau est la même avant qu’après la procédure. Avec la déminéralisation (= désalinisation), tous les ions dissous sont extraits de l’eau, la dureté et donc la teneur en sel totale (exprimée en µS/cm ou conductivité de l’eau, l’inverse de la résistance électrique). Au moins il y a de matières dissoutes dans l’eau, au moins la conductivité électrique est bonne. En d’autres termes, au moins l’eau est conductrice, au moins facilement la corrosion peut se former. C’est dû au fait que les réactions de corrosion sont électrochimiques: au moins il y a d’électrons, au moins il y a de réaction avec l’oxygène.

Ce qui ne veut pas dire qu’il ne faut plus accorder d’attention à l’évitement d’oxygène dans l’installation (via notamment un contrôle annuel de l’étanchéité des vases d’expansion), mais dans une installation avec de l’eau correctement déminéralisée (<100µS/cm), on peut tolérer jusqu’à 5x plus d’oxygène (0.1mg/l au lieu de 0.02; selon la directive allemande VDI-2035 de 2009) par rapport à de l’eau de robinet adoucie. En général, cette dernière a une teneur en sel entre 400 et 1000µS/cm. On peut donc considérer que les installations de chauffage central dans lesquelles de l’oxygène s’infiltre tireront un plus grand profit avec de l’eau déminéralisée.

Eau de remplissage et eau d’appoint

Lors du remplissage de petites installations domestiques, il est plus facile d’utiliser une cartouche mobile de déminéralisation à résine (à lit mélangé ou ‘mixed bed’). Suite à la capacité limitée, il est plus intéressant pour les grandes installations (collectives) d’utiliser une osmose inverse mobile (reverse osmosis, RO) (fig.1). Sur la conduite d’eau d’appoint des grandes installations, il est préférable d’installer une cartouche à lit mélangé fixe (fig. 2).

Pour améliorer la qualité de l’eau dans les installations existantes (diminuer la teneur en sel), il faut placer une cartouche à lit mélangé mobile et résistante à la chaleur dans le bypass (fig. 3). Plusieurs cartouches de résine seront peut-être nécessaires pour obtenir la qualité souhaitée. Ces cartouches s’échangent chez le fabricant contre un exemplaire régénéré, moyennant une indemnisation pour le traitement des résines usagées.

Les avantages de la déminéralisation

La déminéralisation de l’eau de remplissage ne limite pas uniquement l’acidité (valeur du pH), ce qui est principalement utile pour les composants en aluminium. Une plus grande quantité d’oxygène peut aussi être tolérée. De plus, les chlorures, nocifs pour l’acier inoxydable, sont éliminés ainsi que les sulfates potentiellement dommageables dans les systèmes à basse température : pour les chaudières au cuivre, il y a un risque de corrosion microbienne induite par les bactéries réductrices de sulfate.

Conclusions

Sur base de recherches approfondies, le VDI (Verein Deutscher Ingenieure) allemand a rédigé en 2009 des nouvelles directives (VDI-2035) sur la qualité de l’eau d’un chauffage central. Globalement, il est préférable d’avoir une eau déminéralisée, certainement en présence d’éléments en aluminium et dans les grandes installations (collectives). L’osmose inverse s’avère idéale car :

- une faible teneur en sel assure une faible vitesse de corrosion

- la valeur de pH est idéale indépendamment des matériaux utilisés

- la teneur en oxygène peut être plus élevée sans que cela ne génère plus de corrosion.

La norme DIN-EN-12828 souligne aussi l’obligation de faire contrôler l’étanchéité des vases d’expansion tous les ans.

Par: Erik De Winter (BWT Belgium)

Photos: BWT