Dans une installation de chauffage central, l’eau chauffée par la chaudière est dirigée vers les radiateurs, le plancher chauffant ou les aérothermes puis revient refroidie dans la chaudière pour être réchauffée à nouveau. Le principe de la vanne trois voies est de mélanger à l’eau de départ, une certaine quantité d’eau de retour.

Cette eau de départ sera refroidie, et elle le sera d’autant plus que l’on mélangera une plus grande quantité d’eau de retour dans l’eau de départ. La vanne 3 voies est utilisée dans la régulation du chauffage central ou pour abaisser la température de l’eau de départ dans le cas d’un plancher chauffant.

Principe de fonctionnement vanne 3 voies

Vanne trois voies à secteur et à commande manuelle

– Vanne mélangeuse à 3 voies en fonte;

– Vanne motorisable;

– 4 positions de montage possible grâce à un cadran double face retournable.

Vanne trois voies à soupape motorisée

Le moteur de manœuvre est télécommandé par de multiples systèmes de régulation:

– Un thermostat;

– Un régulateur, prenant en compte la température extérieure avec ou sans système de compensation, horloge de pro-gramme, etc….;

– Le circulateur sera toujours placé sur le circuit à débit constant.

Les montages possibles pour une vanne 3 voies :

– Montage en mélange —> la pompe toujours entre la vanne et les radiateurs;

– Montage en décharge —> la pompe toujours entre la production de chaleur et le by-pass.

Schéma de montage vanne 3 voies

Les  vannes 3 voies montées en mélange

Pour assurer le mélange, l’eau de retour est donc mélangée à l’eau de départ par une tuyauterie (by-pass) mais ce mélange doit pouvoir être dosé en fonction des besoins. Le montage en mélange est le montage classique d’un circuit radiateurs ou plancher chauffant. Ce circuit est toujours alimenté à débit constant mais la température de l’eau est variable.

Principe de fonctionnement vannes 3 voies montées en mélange

Ce montage est dit en « mélange » ou à « débit constant » (pour l’installation). La puissance thermique est réglée en jouant sur la température, le débit restant constant.
Q = q1 + q2

Les  vannes 3 voies montées en décharge

Le montage en décharge est utilisé dans les circuits de régulation individualisée, de type circuit aérotherme ou échangeur de ballon d’eau chaude. Dans cette application, la vanne trois voies est souvent placée sur le retour. Le circuit aérotherme ou émetteur est à débit variable, température constante.

Le fonctionnement vannes 3 voies montées en décharge

La vanne, placée sur le retour, fonctionnera en décharge inversée. Le montage est dit en « décharge » ou à « débit variable » (pour l’installation). La puissance thermique est réglée en jouant sur le débit, la température d’arrivée étant constante.

q1 = Q-q2 = variable

Recherche de positionnement d’une vanne 3 voies

Nous avons vu que pour diminuer la puissance, nous pouvons agir sur la température dans un montage en « mélange » ou sur le débit dans un montage en « décharge ».

Utilisation de la « V3V » en vanne de mélange

Schéma 1 :

La vanne est placée sur le départ de la chaudière, le circulateur entre la vanne et les radiateurs.

Schéma 2 :

La vanne est située sur le retour, le point de mélange se fait au niveau de la canalisation (montage en répartition).

Utilisation de la « V3V » en décharge comme variateur de débit

Schéma 3:

La vanne est montée de telle manière qu’elle diminue le débit d’eau vers le circuit aérothermes, elle « détourne » l’excédent sur le by-pass, et inversement elle diminue le débit by-pass lorsque celui du circuit augmente.

Schéma 4:

La vanne est située sur le retour. Cela ne change rien au circuit hydraulique. Dans le schéma 3 et 4, nous diminuons le débit du circuit donc la puissance. En position intermédiaire et fermée de la vanne, le circulateur recycle l’eau de départ sur le retour chaudière.

Choix du montage d’un vanne 3 voies

Le montage en « décharge » peut-il être utilisé sur un circuit radiateur ?

1. En position circuit de radiateurs, ouvert et by-pass fermé, tout le débit de l’accélérateur va vers l’installation: marche normale;

2. En position circuit de l’installation fermé et by-pass ouvert, lorsque les robinets thermosta-tiques des radiateurs sont fermés, rien ne va vers les récepteurs : on peut considérer le
fonctionnement normal;

3. En ouvrant légèrement la vanne 3 voies, une partie de l’eau chaude du départ circule vers les radiateurs mais les pertes de charge engendrées par la vanne sont très importantes et viennent s’additionner aux pertes de charge totales du réseau de chauffage;

4. En position intermédiaire de la vanne, ce coefficient va augmenter considérablement, la pompe n’aura pas la hauteur manométrique suffisante pour « traîner » l’eau aux radiateurs et
seuls les plus favorisés recevront de la chaleur.

Exemple d’installation d’une vanne 3 voies

Conclusion

Le montage en décharge est inadapté pour un système de chauffage classique mais il est intéressant pour régler la puissance d’un seul appareil.

Exemples

Aérothermes, ballons d’eau sanitaire …etc.

Les vannes 4 voies

La vanne 4 voies a la même fonction de base que la vanne 3 voies montée en mélange. Suivant sa position une partie q2 (retour chauffage) du débit nécessaire à l’installation Q passe par la chaudière, l’autre partie q1est recyclée directement. La température « départ » (T1) est donc modulée. La vanne 4 voies doit permettre à un débit q0 de venir réchauffer le débit du retour q2 dont la température est quelquefois inférieure à 50°C.

En effet, à cette température, le corps de chauffe de la chaudière peut être rapidement endom-magé par la condensation d’eau et d’acide produite par la combustion.Lorsque q2 est important, ce débit joue le rôle d’entraîneur pour assurer un débit de réchauf-fage q0 suffisant. Si q2 est petit, q0 peut être insuffisant. Ce système impose donc souvent la présence d’un circulateur de recyclage. Le supplément de travail, de coût et le choix de la chaudière explique que la vanne 4 voies est largement supplantée par la vanne 3 voies.

Choix d’une vanne 4 voies

Dans une installation avec une régulation par vanne 3 voies, il est impossible d’assurer une tem-pérature « retour » supérieure à 50°C. Il se crée alors un point de rosée acide dû aux produits de combustion sur les parois des corps de chauffe. La différence entre la vanne 3 voies et la vanne 4 voies se situant sur le fait de pouvoir réchauf-fer le « retour chaudière », son emploi, vivement recommandé dans les circuits avec chaudières acier, est sans intérêt particulier pour les circuits avec chaudière fonte ou avec l’emploi de chau-dière basse et très basse température, les corps de chauffe sont en inox.

Principe de fonctionnement d’une vanne 4 voies

Réglage de la vanne 4 voies sur la position ½ départ, ½ retour. Le retour chaudière récupère une partie de l’eau provenant du départ chaudière, ce qui a pour effet de remonter la température arrivant dans le corps de chauffe évitant ainsi le point de rosée.

Réglage de la vanne 4 voies sur la position ¼ départ, ¾ retour. Le retour chaudière récupère une partie plus importante du débit du départ chaudière, le risque de corrosion dû au point de rosée devient inexistant.