Un vase dans les combles, de grosses canalisations en acier et une chaudière à alimentation manuelle au sous-sol. Cette installation a chauffé les maisons polonaises pendant des décennies et fonctionne encore parfaitement dans beaucoup d’entre elles. La question n’est donc pas de savoir si elle est mauvaise, mais si elle suit l’évolution des normes de chauffage des maisons. Dans ce guide, nous expliquons en quoi un circuit ouvert diffère d’un circuit fermé, quels sont les points faibles d’une ancienne installation par thermosiphon et à quel moment une modernisation est réellement pertinente.
Comment fonctionne le circuit ouvert et quelle est son origine
Dans un circuit ouvert, l’eau est constamment en contact avec l’air. Cela est dû au vase d’expansion ouvert, installé au point le plus élevé de l’installation, généralement dans les combles, au-dessus de tous les radiateurs. La pression dans une telle installation est proche de la pression atmosphérique et dépend simplement de la hauteur de la colonne d’eau ; elle augmente donc avec la hauteur du bâtiment.
Le vase d’expansion ouvert remplit trois fonctions à la fois. Il absorbe l’augmentation du volume de l’eau qui se dilate en chauffant, compense les pertes courantes et, en cas d’ébullition, évacue l’excédent de vapeur. Il s’agit d’une solution simple et efficace, conçue à une époque où la chaudière à alimentation manuelle au charbon ou au bois était la norme. Ce type de chaudière possède une grande inertie thermique, et l’installation par thermosiphon pouvait fonctionner même sans électricité, grâce à la seule différence de densité entre l’eau chaude et l’eau froide.
Le circuit fermé, ou ce qui distingue la solution plus récente
Le circuit fermé est hermétique. L’eau n’est pas en contact avec l’atmosphère, et le rôle du vase ouvert est assuré par un vase d’expansion à membrane, dans lequel une membrane sépare la partie hydraulique du coussin de gaz. Lorsque l’eau chauffe et se dilate, elle pénètre dans le vase et tend la membrane, puis retourne dans le circuit en refroidissant. En cas de surpression, celle-ci est évacuée par une soupape de sécurité.
La différence la plus importante entre un circuit ouvert et un circuit fermé ne réside toutefois pas dans le vase lui-même, mais dans le contact de l’eau avec l’air. Dans un circuit ouvert, ce contact est permanent, tandis qu’il n’existe pas dans un circuit fermé. Cette distinction apparemment minime détermine la durabilité de l’ensemble de l’installation. Au lieu d’un vase installé dans les combles, le circuit fermé dispose d’un ensemble compact situé près de la chaudière, et la pression est maintenue à un niveau de fonctionnement constant plutôt que de dépendre de la hauteur du bâtiment.
Avantages du circuit ouvert
Le circuit ouvert présente de réels avantages et peut encore constituer un choix raisonnable dans certaines situations.
- Elle peut fonctionner sans électricité. Avec une chaudière à chargement manuel, l’installation gravitaire distribue la chaleur grâce à la seule différence de température, ce qui peut être inestimable dans les endroits où l’électricité n’est pas fiable.
- Elle est simple et ne nécessite aucun entretien. Elle ne comporte pas d’éléments de sécurité sous pression susceptibles de tomber en panne.
- La surpression ne présente aucun danger pour elle. La vapeur peut toujours s’échapper par le vase ouvert, si bien qu’une rupture de l’installation due à une hausse de pression est pratiquement exclue.
Une consigne de sécurité à retenir avec ce type de système : il est interdit d’installer une quelconque robinetterie d’arrêt sur le tuyau de sécurité reliant la chaudière au vase ouvert. Sa fermeture accidentelle lorsque la chaudière est chaude peut entraîner la rupture de l’installation.
Inconvénients du système ouvert
La plus grande faiblesse du système ouvert est ce qui semblait inoffensif pendant des années : le contact permanent de l’eau avec l’air. C’est lui qui est responsable de la corrosion accélérée de toute l’installation.
Le mécanisme est simple. Dans un vase ouvert, l’eau absorbe en permanence l’oxygène de l’air, qui oxyde les éléments en acier du circuit, c’est-à-dire la chaudière, les tuyaux et les radiateurs. À cela s’ajoute l’évaporation. L’eau s’évapore progressivement du vase ouvert, si bien qu’il faut en rajouter de temps en temps, et chaque appoint apporte une nouvelle quantité d’eau fraîche, chargée d’oxygène et de minéraux dissous. L’oxygène accélère la corrosion, tandis que les minéraux se déposent sous forme de tartre sur l’échangeur de la chaudière. Ce cercle vicieux se poursuit pendant toute la saison.
Dans un système fermé, ce phénomène ne se produit pratiquement pas. Isolée de l’air, l’eau libère l’oxygène dissous et se dégaze après quelques jours de fonctionnement et, puisqu’elle ne s’évapore pas, il n’est pas nécessaire d’en rajouter. Sans apport constant d’eau fraîche et oxygénée, la corrosion s’arrête presque complètement.
La corrosion n’est pas le seul problème. Un vase ouvert situé dans un grenier non chauffé risque de geler, évacue la chaleur vers une partie froide du bâtiment et prend de la place. La nécessité de rajouter de l’eau peut être contraignante, tandis que le système ouvert lui-même n’est pas compatible avec les sources de chaleur modernes ni avec le chauffage au sol, dans lequel les dépôts et la corrosion détériorent rapidement les tubes fins intégrés dans la chape.
Ce que vous gagnez en passant à un système fermé
La modernisation ne consiste pas seulement à éliminer les défauts de l’ancien système, mais aussi à bénéficier d’avantages concrets au quotidien.
- Une durée de vie plus longue pour l’installation. L’eau privée d’un apport constant d’oxygène détériore beaucoup plus lentement la chaudière, les tuyaux et les radiateurs, ce qui se traduit par moins de pannes.
- Fini les remplissages d’eau. Dans un circuit étanche, l’eau ne s’évapore pas, ce qui élimine la nécessité de compléter régulièrement le volume d’eau du circuit.
- La compatibilité avec un chauffage moderne. Le circuit fermé est une condition nécessaire au fonctionnement d’une chaudière à condensation, d’une pompe à chaleur et d’un chauffage au sol.
- De l’espace récupéré et fini le risque de gel. Le vase d’expansion installé dans les combles disparaît, tout comme le risque de gel et de perte de chaleur dans la partie non chauffée du bâtiment.
- Un fonctionnement plus stable et plus silencieux. Le maintien de la pression de fonctionnement permet à l’installation de fonctionner de manière plus régulière et plus prévisible.
Quand la modernisation est-elle indispensable et quand est-elle seulement facultative ?
Toutes les installations à circulation naturelle ne nécessitent pas une modification immédiate. Tout dépend de la façon dont vous chauffez ou comptez chauffer votre maison.
La modernisation est indispensable si vous prévoyez une source de chaleur moderne. Les chaudières à gaz, en particulier les chaudières à condensation, ainsi que les pompes à chaleur sont conçues exclusivement pour fonctionner en circuit fermé. Leur raccordement à une installation ouverte nécessite de la modifier ou de séparer les circuits au moyen d’un échangeur à plaques. Les exigences détaillées sont toujours indiquées dans la notice du fabricant de l’appareil.
La modernisation est facultative si vous conservez une chaudière classique à combustible solide. Cette chaudière peut continuer à fonctionner en circuit ouvert, une solution qui a fait ses preuves.
Il convient ici de dissiper un malentendu fréquent. On entend parfois dire qu’une chaudière à combustible solide ne peut absolument pas être raccordée à un circuit fermé. Cette information est obsolète. Depuis la modification de la réglementation en 2009, une chaudière à combustible solide peut fonctionner dans un circuit fermé, à condition que sa puissance ne dépasse pas 300 kW et qu’elle soit équipée d’un dispositif d’évacuation de l’excédent de chaleur, par exemple un serpentin de refroidissement associé à une soupape thermique. En cas de surchauffe, ce dispositif évacue l’excédent de chaleur et protège l’installation. Si la chaudière à combustible solide ne dispose pas de cette sécurité, on peut également utiliser un système mixte, dans lequel la chaudière fonctionne en circuit ouvert, tandis que le reste de l’installation, séparé par un échangeur à plaques, fonctionne en circuit fermé.
Ce qu’il faut remplacer lors du passage à un circuit fermé
Le message le plus important pour le propriétaire est le suivant : la modernisation consiste généralement à réaménager le raccordement autour de la chaudière, et non à remplacer toute l’installation. Les anciennes canalisations et les radiateurs en fonte peuvent généralement être conservés, car leur remplacement est rarement rentable. Les véritables changements concernent quelques éléments regroupés autour de la source de chaleur, et la nouvelle chaudière peut déjà en être équipée en usine ; l’ampleur réelle des achats dépend donc de son équipement.
- Un vase d’expansion à la place du vase ouvert du grenier. Il est choisi en fonction du volume de l’installation, à titre indicatif à hauteur d’environ dix pour cent du volume d’eau, tandis que la valeur exacte est calculée à partir de la puissance et des paramètres du circuit. Les chaudières à gaz murales possèdent souvent un vase installé en usine ; un vase supplémentaire n’est nécessaire que lorsque le volume d’eau dépasse la limite indiquée par le fabricant de la chaudière. Notre guide consacré à la sélection d’un vase d’expansion vous aidera, tandis que les différences entre les séries sont expliquées dans l’article sur les réservoirs d’équilibrage IBO pour le chauffage central et l’eau chaude sanitaire. Une fois le vase choisi, le guide consacré à son gonflage vous aidera à le mettre en service.
- Une soupape de sécurité, un manomètre et un purgeur automatique, séparément ou réunis dans un groupe de sécurité compact monté sur une même barrette. Les chaudières à gaz murales possèdent généralement une soupape de sécurité installée en usine ; il ne manque alors que le purgeur au point le plus haut de l’installation.
- Une pompe de circulation, si l’installation fonctionnait jusqu’alors uniquement par thermosiphon et que la nouvelle source de chaleur ne possède pas sa propre pompe intégrée.
- Une protection thermique supplémentaire, si une chaudière à combustible solide doit fonctionner dans un circuit fermé.
Pour finir, on démonte le vase ouvert du grenier et on obture le tuyau qui y mène. Toute cette transformation est réalisée par un installateur habilité, qui choisira les éléments adaptés à l’installation concernée et confirmera que le raccordement est correct, ce qui peut être important pour la garantie de la nouvelle chaudière. Vous trouverez les vases d’expansion, les groupes de sécurité et les autres accessoires dans notre offre, dans la catégorie vases et réservoirs.
Questions fréquemment posées
Quelle est la différence entre un circuit ouvert et un circuit fermé ?
Dans un circuit ouvert, l'eau est constamment en contact avec l'air par l'intermédiaire du vase d'expansion ouvert situé dans les combles, et la pression est proche de la pression atmosphérique. Dans un circuit fermé, le circuit est hermétique, la dilatation de l'eau est absorbée par un vase d'expansion à membrane et une soupape de sécurité protège contre la surpression. Cette différence détermine notamment la vitesse de corrosion de l'installation.
Peut-on transformer un circuit ouvert en circuit fermé ?
Oui. Dans la plupart des cas, il s'agit de modifier le raccordement près de la chaudière, et non de remplacer toute l'installation. On démonte le vase ouvert dans les combles, puis on installe près de la chaudière un vase d'expansion à membrane, un groupe de sécurité et, si nécessaire, un circulateur. Les anciennes canalisations et les radiateurs peuvent généralement être conservés. La modification doit être réalisée par un installateur habilité.
Une ancienne chaudière à combustible solide peut-elle fonctionner dans un circuit fermé ?
Oui, à condition que sa puissance ne dépasse pas 300 kW et qu'il soit équipé d'un dispositif d'évacuation de l'excès de chaleur, par exemple un serpentin de refroidissement avec une soupape thermique. Sans cette protection, la chaudière à combustible solide reste dans un circuit ouvert ou en est séparée du reste de l'installation par un échangeur à plaques.
À quoi sert le vase d'expansion dans les combles ?
Dans un circuit ouvert, le vase placé au point le plus élevé de l'installation absorbe l'augmentation du volume de l'eau lors de la chauffe, compense ses pertes et évacue la vapeur en cas d'ébullition. Son emplacement au-dessus des radiateurs et son contact avec l'atmosphère sont caractéristiques d'un circuit ouvert. Dans un circuit fermé, cette fonction est assurée par le vase d'expansion à membrane situé près de la chaudière.
Faut-il remplacer toute l'installation et les canalisations ?
En général, non. La conversion d'un circuit ouvert en circuit fermé consiste principalement à modifier le raccordement près de la chaudière. Les anciennes canalisations et les radiateurs en fonte peuvent généralement être conservés, car leur remplacement est rarement rentable. On remplace le vase, on ajoute des dispositifs de sécurité et, si nécessaire, un circulateur.
Une chaudière à condensation peut-elle être raccordée à un circuit ouvert ?
En pratique, non. Les chaudières à condensation sont conçues pour fonctionner dans un circuit fermé, avec une circulation forcée et une pression stable. Le raccordement à une installation ouverte risque d'entraîner un fonctionnement incorrect de l'appareil et signifie le plus souvent la perte de la garantie du fabricant.
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