- Mitigeur thermostatique
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Schéma d'un mitigeur mécanique
Un robinet mitigeurLe mitigeur thermostatique est un appareil équipant les installations d’eau chaude sanitaire. Comme la Vanne thermostatique, il réalise une action sur les débits en fonction d’une température.
Sommaire
Fonctionnement
Ce système permet de délivrer de l’eau à une température constante choisie et ce quelles que soient les variations de débit.
Cette température est obtenue par mélange de deux fluides.
Il dispose d’une entrée chaude connectée à un circuit 1 à température T1 et une entrée froide connectée à un circuit 2 à température T2 ( T2 < T1 ). Un organe de régulation permet alors d’ajuster le ratio entre les débits provenant des circuits 1 et 2 pour obtenir un mélange à température Tm ( T2 < Tm < T1 ).
- Tm x Dm = T1 x D1 + T2 x D2
- Dm = D1 + D2
- D1 : Débit du circuit 1
- D2 : Débit du circuit 2
- Dm : Débit sortant
Usage aux points de puisage finaux
Le robinet thermostatique est l’évolution du robinet mitigeur. Depuis quelques années il subit une démocratisation importante grâce au confort et à la sécurité qu’il apporte. Il rend indépendantes les actions sur la température d’eau et le débit. Ce qui permet de mémoriser la température d’eau entre deux utilisations, de modifier le débit sans intervenir sur la température et surtout d’inclure des systèmes de protection contre les températures élevées et ainsi prévenir des brulures.
Système anti-brûlure
Le système anti-brûlure, qui coupe immédiatement le passage de l’eau chaude si l’alimentation en eau froide est coupée accidentellement, est généralement intégré dans le mitigeur thermostatique, mais bon nombre de mitigeurs thermostatiques n'en sont pas équipés.
Le tableau ci-dessous donne les seuils de temps d'exposition au-delà desquels des brûlures apparaissent:
Seuils de brûlure Température Enfants jusqu'à 6 ans Adultes 70 °C Brûlure instantanée 1 seconde 65 °C Brûlure instantanée 2 secondes 60 °C 1 seconde 5 secondes 55 °C 10 secondes 30 secondes 50 °C 2 minutes 5 minutes Usage dans les installations thermiques
Dans une installation devant alimenter des réseaux à des températures différentes l’utilisation de mitigeurs thermostatiques devient indispensable.
En raison des contraintes plus importantes le système est sensiblement différent mais le fonctionnement général reste inchangé:
- La répartition des débits est assurée pas une Vanne 3 Voies (voir : Vanne).
- La régulation peut se faire par la variation de pression d’un fluide changeant de phase dans un volume fixe.
Installations de production d'eau chaude sanitaire solaire
L'eau chaude sanitaire est dans ce cas produite à partir d'un chauffe-eau solaire (CESI ou Chauffe Eau Solaire Individuel dans le cas d'une installation privée domestique ou un chauffe eau solaire collectif). Le but étant de "stocker" un maximum d'énergie pendant les phases productives du champ solaire, il est fréquent que la température dans le stock atteigne des valeurs largement supérieures aux seuils conventionnels.
Installations en thermosiphon
Dans les installations solaires avec circulation naturelle (thermosiphon) primaire et chauffe-eau à bain-marie, la température de l’eau sanitaire contenue dans le chauffe-eau peut varier considérablement en fonction du rayonnement solaire et atteindre des valeurs très élevées sur de longues périodes. En plein été, quand les prélèvements sont faibles, l’eau chaude en sortie de chauffe-eau peut atteindre une température supérieure à 90 °C!
Points d'ébullition en fonction de la pression Pression (absolue) Température d'ébullition 1,0 bar 100 °C 1,5 bar 110 °C 2,0 bar 120 °C 2,5 bar 126 °C Il est prudent de baisser au minimum la pression dans le ballon de stockage de l'eau chaude sanitaire d'une installation en thermosiphon pour éviter des hausses inconsidérées de la température interne et y coupler systématiquement un mitigeur thermostatique de sécurité.
Installations à circulation forcée
Dans les installations solaires à circulation forcée (circulateur, pompe, ...), les consignes de coupure peuvent être réglées à des températures plus raisonnables, de l’ordre de 70 °C . Au delà, l’énergie utilisée ne sert qu’à entretenir les pertes thermiques des ballons de stockage.
Plusieurs modèles
Le mitigeur thermostatique est un élément indispensable de sécurité en sortie de ballon de production d'eau chaude sanitaire.
Cependant, en fonction de l'application (production contrôlée ou non contrôlée), il faut choisir l'appareil adapté.
Production à énergie contrôlée
Dans le cas d'une production avec une alimentation contrôlée d'une énergie dont nous n'avons pas besoin d'accumuler (les énergies classiques telles que l'électricité, le fioul et le gaz), un mitigeur avec un seuil maximum de fonctionnement à 80 °C suffira sans peine. En effet, le stock d'eau chaude étant produit à la demande suivant une énergie contrôlée, il n'est pas utile de monter trop haut en température.
L'ordre de prix, en 2010, d'un tel équipement est de 50 euros environ.
Production à accumulation d'énergie
Dans le cas du bois et du solaire, il devient nécessaire, sous peine de dysfonctionnement rapide de cet élément de sécurité, de choisir un équipement permettant de tenir aux températures élevées. Il faudra choisir un mitigeur supportant des températures allant jusque 100 °C.
L'ordre de prix, en 2010, d'un tel équipement est de 100 euros environ.
Il n'existe pas de mitigeur thermostatique supportant des températures supérieures à 100 °C (parfois 110 °C, mais les prix explosent). Il faudra donc être très prudent lors de l'usage d'un chauffe eau solaire par thermosiphon: La pression dans le ballon ne devrait pas être supérieure à la pression atmosphérique (1 bar) pour éviter toute montée en température incontrôlée et de toute façon jamais sécurisable.
Notes et références
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