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Système d’autoclave : de quoi s’agit-il, à quoi ça sert, comment la concevoir en BIM

Types, fonctions et composants du système d’autoclave avec exemple de conception et dimensionnement d’un groupe de surpression

Les systèmes d’autoclave garantissent l’accès à une eau courante sous pression adéquate même dans des environnements où la situation optimale pourrait être compromise. Dans les immeubles résidentiels, par exemple, la présence de l’autoclave est souvent indispensable pour assurer le bon fonctionnement du système d’eau et le confort des résidents.

Dans cet article, nous explorerons en détail les différentes typologies de systèmes d’autoclave, leurs composants et leurs avantages, offrant ainsi une vue d’ensemble complète sur cet équipement important.

Qu’est-ce qu’un système d’autoclave

Le système d’autoclave est un système qui garantit l’accès à l’eau courante même dans des situations où la pression de l’eau est trop basse. Cet appareil est conçu pour automatiser le démarrage et l’arrêt d’une ou plusieurs électropompes, assurant un débit d’eau suffisant pour une pression adéquate afin de desservir des usages qui seraient sinon privés de cette ressource.

En termes simples, l’autoclave agit en augmentant la pression de l’eau à l’intérieur des tuyaux d’un bâtiment, permettant ainsi d’atteindre également les étages élevés. Cela est particulièrement important dans les contextes résidentiels tels que les copropriétés, où une faible pression d’eau pourrait compromettre le confort et la qualité de vie des habitants.

De plus, l’autoclave est largement utilisé dans d’autres situations, telles que les habitations privées ou les bâtiments commerciaux, où une faible pression d’eau pourrait poser problème.

Quels sont les composants du système d’autoclave

Dans un système d’autoclave générique, on peut identifier les composants suivants : 

  • chambre d’autoclave – typiquement en acier inoxydable pour assurer une résistance optimale à la corrosion et à la pression. Cette structure est conçue pour résister aux conditions extrêmes de température et de pression sans compromettre l’intégrité des matériaux traités à l’intérieur ;
  • système de chauffage – un autre composant crucial du système d’autoclave, peut revêtir différentes formes en fonction des besoins spécifiques de l’application. Il peut être constitué de résistances électriques, de vapeur ou d’autres moyens de transfert thermique, dont le but est d’augmenter la température à l’intérieur de la chambre d’autoclave pour activer le processus de traitement des matériaux ;
  • contrôles de pression et de température – essentiels pour garantir un traitement sûr et efficace des matériaux à l’intérieur de l’autoclave. Ces dispositifs surveillent en permanence les conditions à l’intérieur de la chambre d’autoclave et ajustent les paramètres du processus en conséquence, garantissant que la pression et la température restent dans les limites prédéfinies pour toute la durée du cycle de traitement ;
  • réservoir sous pression – également appelé pompe, est un élément essentiel du système d’autoclave dans lequel se trouve une chambre à air. Ce réservoir agit comme un accumulateur, permettant à la pompe de prolonger sa durée de fonctionnement sur une période plus longue, réduisant ainsi le nombre de démarrages et d’arrêts, pouvant provoquer une usure et des coups d’air dangereux ;
  • pressostat – déclenche la pompe lorsque la pression de l’eau descend en dessous d’une certaine limite et l’éteint lorsqu’elle atteint la valeur maximale prédéfinie. Ces composants supplémentaires contribuent à garantir le bon fonctionnement et la sécurité du système d’autoclave dans différentes situations et applications.

En plus des principaux composants décrits ci-dessus, un système d’autoclave peut également inclure d’autres éléments pour compléter le système. Par exemple, un réservoir de stockage peut être présent pour stocker une certaine quantité d’eau provenant du réseau, avec une pompe électrique, généralement de type centrifuge, pour pousser l’eau dans le réservoir à pression.

Le réservoir d’eau peut être dimensionné selon la formule suivante:

V = 30 (60) / a (G<.sub>pr+1) / (PmaxPmin)

où:

V = Volume de l’autoclave, [l]
Gpr = Débit de conception, [l/s]
Pmin = Pression min. de surélévation [bar]
Pmax = Pression max. de surélévation [bar]
a = Nombre maximal d’heures de démarrage de la pompe [h-1]

Types de système d’autoclave

Les systèmes d’autoclave peuvent être divisés en différentes typologies en ce qui concerne les systèmes d’automatisation, principalement en deux catégories avec leurs sous-catégories respectives : 

  • système avec réservoirs pressurisés
    • autoclave de type classique
    • autoclave avec réservoirs à membrane
  • système à onduleur
    • système à onduleur pur avec commande d’une ou plusieurs pompes
    • système à onduleur pur avec onduleur pour chaque pompe
    • système à onduleur mixte

Système avec réservoirs pressurisés

Ce type de système présente deux variantes principales : 

  • autoclave de type classique
  • autoclave avec réservoirs à membrane

Autoclave de type classique

L’autoclave classique est composé de un ou plusieurs réservoirs, de deux ou plusieurs pompes, d’un compresseur, d’un tableau électrique et des instruments nécessaires à la logique de fonctionnement.

La logique de fonctionnement repose sur le principe de la compressibilité de l’air. Dans le réservoir, situé en aval des pompes, l’eau et l’air sont simultanément introduits automatiquement. Les automatismes sont garantis par la présence de pressostats, un pour chaque pompe et un pour le compresseur, qui régulent le processus. Lorsque les utilisateurs prélèvent de l’eau, la pression à l’intérieur du réservoir diminue, activant les pompes pour maintenir la pression souhaitée. Les pompes fournissent de l’eau à la pression minimale établie pour répondre aux besoins des utilisateurs. Une fois le niveau maximal atteint dans le réservoir, les pompes s’arrêtent. Le compresseur garantit que le niveau d’air dans le réservoir soit constamment optimal.

Avantages du système

  • Une grande autonomie garantie par la taille du réservoir, permettant des périodes de repos pour l’équipement.
  • Simplicité de fonctionnement et durée de vie assurée par l’efficacité des équipements électromécaniques.

Autoclave avec réservoirs à membrane

Ce type de système est composé de réservoirs à membrane, de deux ou plusieurs pompes, d’un tableau de commande et des instruments nécessaires à la logique de fonctionnement.

La logique de fonctionnement est similaire à celle de l’autoclave classique, mais le compresseur est absent. La taille des réservoirs étant limitée, l’autonomie est réduite. La récupération périodique du coussin d’air doit être effectuée manuellement. Ce système se caractérise par son économie d’achat et d’installation, mais nécessite une maintenance plus fréquente en raison de l’autonomie limitée et de la qualité des composants.

Système de contrôle de pression

Système de contrôle de pression

Système à onduleur

Le système à onduleur peut quant à lui être divisé en trois types principaux:

  • système à onduleur pur avec commande d’une ou plusieurs pompes
  • système à onduleur pur avec onduleur pour chaque pompe
  • système à onduleur mixte

Impianto inverter puro con inverter per ogni pompa

Dans ce type d’installation, chaque pompe est commandée par un onduleur séparé. La logique de fonctionnement est similaire à celle de l’installation précédente, mais les deux pompes fonctionnent à des vitesses variables et s’échangent périodiquement.

Avantages du système :

  • La même efficacité et silence que le système précédent, mais avec une plus grande flexibilité opérationnelle.

Impianto inverter misto

Ce système combine les avantages du système d’autoclave classique et du système à onduleur. Une pompe est commandée par l’onduleur, tandis que les autres sont commandées par des pressostats. Le réservoir est de dimensions supérieures aux autres systèmes et ne comporte pas de membrane.

Avantages du système :

  • Silence assuré par les faibles vitesses du moteur et la moindre usure des équipements ;
  • Robustesse et fiabilité du système électromécanique ;
  • Possibilité de périodes de repos prolongées des pompes grâce à la taille du réservoir.

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