glossaire vapeur

Vapeur suchauffée/Eau surchauffée

Une vapeur surchauffée est une vapeur qui n'est en présence d'aucune goutte de liquide.
Dans le cas des générateurs de vapeur ceci s'obtient par passage de la vapeur issue de la chaudière (vapeur saturée) dans un échangeur placé dans le circuit des fumées. Ceci conduit à une élévation(*) de sa température par rapport à son point de condensation à pression constante.
L'intérêt de la vapeur surchauffée est l'absence de gouttelettes d'eau : pas de condensation dans les conduites, limitation de l'érosion et pas de risque de casse sur les ailettes des turbines lorsqu'elle utilisée en production d'énergie motrice.
Le terme de vapeur est usuellement réservé à la vapeur saturée : c'est à dire en présence de liquide.

(*) : on peut aussi obtenir une vapeur surchauffée par détente sans travail (à enthalpie constante : c'est le cas des détendeurs) d'une vapeur saturée : la vapeur surchauffée obtenue aura une température inférieure à la température de la vapeur saturée avant détente.

L'eau surchauffée : ce terme est parfois utilisée pour désigner une eau à température supérieure à 100ºC (l'eau est "surchauffée" par rapport à sa température d'ébullition à la pression atmosphérique).

Corrosivité & Agressivité

On dit d'une eau qu'elle est corrosive quand elle est à même de s'attaquer à des métaux et leurs alliages (cuivre, acier, ...).

On ne confondra pas cette notion avec celle d'agressivité qui caractérise l'aptitude d'une eau à dissoudre des dépôts de sels et plus particulièrement les carbonates de calcium ou de magnésium.

Cavitation

C'est un phénomène lié à des vitesses locales excessives qui conduisent à une chute de pression.
Si la pression chute trop on peut localement passer en dessous de la pression de vapeur : des bulles de vapeur se forment brusquement et se condensent dés que la pression est remontée (suite à une chute de la vitesse) : cette alternance conduit à la formation d'ondes de choc qui peuvent dégrader le matériau environnant et à des bruits (des "gadins" dans une bétonnière).

DTU 65.11

Le DTU 65.11 est un Document Technique Unifié, publié par le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB.)
Les DTU sont des documents qui précisent les règles de l'Art en ce qui concerne la construction des bâtiments. Ils ont valeur de Norme Française.
Le DTU 65.11 précise les caractéristiques aux quelles doivent répondre les installations de chauffage à eau chaude (q<110ºC) ou celles à vapeur (pression inférieure à 0,5 bar) pour ce qui est des dispositifs de sécurité : type et caractéristiques des vases d'expansion (pour absorber la dilatation de l'eau pendant la phase de chauffage), dispositifs de sécurité pour éviter des surpressions dangereuses dans les installations (soupapes de sécurité).

DTU 60.1

Le DTU 60.1 est un Document Technique Unifié, publié par le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB.)
Les DTU sont des documents qui précisent les règles de l'Art en ce qui concerne la construction des bâtiments. Ils ont valeur de Norme Française.
Le DTU 60.1 précise les caractéristiques aux quelles doivent répondre les installations de plomberie tant en ce qui concerne la mise en oeuvre des équipements sanitaires que celle des réseaux.
L'additif 4 qui ne concerne plus maintenant que les réseaux en acier galvanisé précise les conditions qui font d'une eau qu'elle peut être corrosive vis à vis de l'acier.

Enthalpie

L'enthalpie est une grandeur physique (issue de la thermodynamique) que l'on peut définir comme la quantité d'énergie échangée sous forme de chaleur lorsqu'un système évolue à pression constante.
Elle est très utilisée en thermique du bâtiment car la plupart des transformations se déroulent à pression quasiment constante. C'est le cas par exemple de la condensation (ou vaporisation), de la vapeur d'eau dans un échangeur, sur une paroi,... c'est le cas aussi des tranformations subies par l'air dans les centrales de conditionnement d'air, de la combustion dans une chaudière,...
Lors d'un changement d'état à pression constante (évaporation libre d'une eau par exemple), la quantité d'énergie sous forme de chaleur, est exprimée par la différence d'enthalpie du liquide et du gaz que l'on appelle couramment enthalpie de changement d'état.

Legionella Pneumophila

C'est une bactérie qui peut provoquer de graves maladies pulmonaires et qui se dissémine par les aérosols d'eaux pulvérisées.

Se reporter à la page qui y est consacrée.

Timbre de chaudière

Le timbre d'une chaudière vapeur est une plaque apposée par le service des Mines qui garantie la possibilité d'utiliser la chaudière jusqu'à la pression gravée sur cette plaque.
Y figurent aussi les poinçons des vérificateurs (d'un service de contrôle), et les dates de ces contrôles et ré-épreuves (mise en pression hydraulique à froid et vérification du maintien de cette pression).
Plus usuellement le timbre de la chaudière est la pression maximale à laquelle la chaudière peut fonctionner : des soupapes de sécurité (2 au minimum en vapeur haute pression : p>0,5 bar), veillent à ce que cette pression ne soit jamais dépassée.
Se reporter au décret d'Avril 1926 modifié.

Conductivité thermique

La conductivité thermique exprime la quantité d'énergie sous forme de chaleur (en terme de flux donc de puissance exprimée en Watt), que peut transmettre une épaisseur de matériau (solide ou fluide au repos) soumis une différence de température.
Un corps isolant a une faible conductivité (laine de verre, de roche, mousse de polyuréthane,... : conductivité de l'ordre de 0,04W.m^-1.K^-1), un matériau conducteur a une forte conductivité (tous les métaux ; cuivre : de l'ordre de 240W.m^-1.K^-1).

Désinfectée

Une eau sera considérée comme désinfectée si elle a subit une opération de désinfection. dont le "résultat momentané permet d'inactiver et/ou de réduire de 5 puissances de 10 la concentration de microorganismes indicateurs pendant un temps donné".

Ceci revient à dire qu'une eau sera désinfectée si l'opération se traduit donc par diviser par 100 000 le nombre de microorganismes et ce quelque soit la concentration de départ.

Désinfectante :

Ce terme s'applique en particulier aux eaux de piscine (elles doivent "être désinfectées et désinfectantes"). L'eau doit non seulement avoir été désinfectée mais doit de plus contenir un résiduel de désinfectant suffisant pour détruire dans un rapport de 5 puissances de dix un apport bactériologique.

Stérile :

Se dit d'une série d'objets qui a subit une "opération au résultat stable (nécessité d'un emballage étanche aux microorganismes) permettant d'inactiver et/ou détruire tout microorganisme avec une tolérance de non stérilité de 10^-6, c'est à dire que, si l'on prend 10⁶ objets ou unité strérilisée il faut qu'il y ait au maximum un seul objet ou unité qui donne naissance à un microorganisme revivifiable".

Les conditions de désinfection et de stérilisation sont nettement différentes.

Exemple : action de la température.

Stérilisation			Désinfection
Chaleur sèche	160ºC	120 min	>80ºC	1 min
	180ºC	60min
Chaleur humide	121ºC	20min
	134ºC	5min

Bactériostatique

Se dit d'une substance qui permet de contenir une croissance bactérienne (contenir : au sens d'empêcher le développement).

Dilatabilité

La dilatabilité exprime la variation de volume que subit un matériau sous l'influence de la température.
Comme on pourra le constater pour l'eau cette grandeur peut être négative ou positive et ce suivant la température.
De façon générale les matériaux se dilatent lorque la température s'élève : l'agitation moléculaire augmente, les distances entre molécules augmentent. Dans le cas de l'eau les liaisons hydrogène (dont le nombre est très élevé à température inférieure à 4ºC) confèrent aux molécules un arrangement peu compact ; au fur et à mesure de l'élévation de température, ces liaisons sont rompues, les molécules peuvent mieux s'imbriquer : la densité de l'eau augmente. Au dessus de 4ºC, l'eau reprend un comportement normal.

Compressibilité : on dit souvent que l'eau est un fluide incompressible. Ce n'est pas tout à fait exact : sa compressibilité est suffisante pour que le niveau des océans soit de 40 m plus bas que si l'eau était réellement incompressible... (oui : 40 mètres !)

Unité SI

Les unités reconnues sont celles du Système International : SI. Les unités de base sont au nombre de sept : le mètre (m), le kilogramme (kg), la seconde (s), l'ampère (A), le kelvin (K), la mole (mol), le candela (intensité lumineuse : cd) ; il comporte aussi deux unités supplémentaires le radian (rd), unité de mesure des angles plans et le stéradian (sr), pour la mesure des portions d'espace.
L'unité SI de pression est le pascal (Pa) et un multiple du pascal est le bar (=10 ⁵ Pa).
On pourra se reporter à une excellente page de définitions, écritures, ... des unités du Système international sur ce site québécois.

Colloïdes

Les colloïdes ou matières colloïdales sont des particules de très faibles dimensions pour lesquelles la gravité terrestre est insuffisante pour les faire décanter naturellement (dans un temps respectable) car elle est mise en concurrence avec des forces d'origine électrostatique du fait de la présence de charges électriques à la surface de ces particules.
Les colloïdes issus de l'abrasion naturelle des parois rencontrées par l'eau dans son cycle sont généralement chargés négativement.
Ainsi on utilisera pour les agglomérer (coagulation) des sels contenant des cations porteurs de forte charge (sels d'aluminium par exemple).

DECANTATION NATURELLE DES PARTICULES

Diamètre de particule en mm	Type de particule	Temps de décantation	Surface spécifique en m².m^-3
10	Gravier	1 s	6.10²
1	Sable	10 s	6.10³
10^-1	Sable fin	2 min	6.10⁴
10^-2	Argile	2 h	6.10⁵
10^-3	Bactérie	8 d	6.10⁶
10^-4	Colloïde	2 a	6.10⁷
10^-5	Colloïde	20 a	6.10⁸
10^-6	Colloïde	200 a	6.10⁹

Tension superficielle

La matière molle...

Pression de vapeur

Si dans une enceinte vide (à température ambiante par exemple), on injecte de l'eau celle-ci va se vaporiser. Au fur et à mesure que la masse d'eau injectée augmente, la pression va monter jusqu'à une limite appelée pression de vapeur saturante (autrefois appelée tension de vapeur).
Ensuite tout volume d'eau introduit reste à l'état liquide. Si on augmente la température de l'enceinte le volume d'eau liquide diminue pour atteindre (s'il y a au départ suffisamment de liquide) une nouvelle pression.
On a donc correspondance entre la pression d'une vapeur en présence de liquide et la température.
La vapeur qui coexiste avec le liquide est appelée vapeur saturée. Si il n'y a plus de liquide en présence de la vapeur, celle-ci est communément appelée vapeur surchauffée (en fait on pourrait - devrait utiliser le terme de gaz ; une vapeur très surchauffée peut être considérée comme un gaz parfait).
En chauffage vapeur on préfèrera utiliser de la vapeur saturée, en cycle moteur (entraînement de turbine), il sera au contraire impératif d'utiliser une vapeur surchauffée pour éviter toute casse liée à la présence de gouttes de liquide.

Capacité thermique

La capacité thermique (encore appelée capacité calorifique ou chaleur massique), est la quantité d'énergie qu'il faut apporter sous forme thermique pour élever la température d'une masse de matériau de 1ºC (ou 1 kelvin).
Elle s'exprime en J.kg.K^-1 ou kJ.kg.K^-1. Elle se confond avec la capacité thermiqueà pression constante :c_p pour les liquides et les solides.

ECBT

Eau chaude basse température : la température de ces eaux est limitée à 110ºC (c'est une limite légale). C'est généralement le cas de l'eau de chauffage par radiateurs, convecteurs (régime de température : 90/70ºC ou 80/60ºC).
On parle aussi d'eau chaude très basse température (ECTBT : température limitée aux environs de 50ºC) pour l'eau utilisée en planchers chauffants (bien que la limite de température de ce type d'émetteurs soit une température de surface de plancher et non une température de l'élément chauffant) ou utilisée en alimentation de radiateurs ou convecteurs utilisés dans les crèches, maternelles, établissements de santé,...

ECHT

Eau chaude haute température : la température de ces eaux est supérieure à 110ºC (c'est une limite légale). Elle est utilisée dans les réseaux de chauffage urbain : préprée en chaufferie centrale elle est distribuée par un réseau de canalisations qui peut faire plusieurs kilomètres jusqu'à des sous-stations qui par l'intermédiaire d'échangeurs transmettent sa puissance thermique à un réseau "client" à eau chaude basse température.
Elle est parfois appelée eau surchauffée.

Eau Glacée

C'est l'eau utilisée pour les nécessités de climatisation de confort ou industrielle. Elle peut aussi permettre de refroidir des équipement de production de l'industrie agro-alimentaire (industrie laitière par exemple).
Cette eau est produite par un groupe frigorifique ; les températures usuelles sont de 4ºC pour le départ et 11ºC pour le retour.

Elle peut être additionnée d'antigel et dans ce cas des précautions sur le choix de l'additif ou sur les dispositions constructives devront être nécessaires pour le cas de son utilisation dans l'industrie agro-alimentaire.

ECS

Eau chaude sanitaire : c'est l'eau utilisée pour les nécessités de toilette. Cette eau pouvant être utilisée aussi pour la préparation des aliments elle est considérée comme étant une eau destinée à la consommation humaine.

Acier des canalisations

Les aciers utilisés pour la fabrication des canalisations des réseaux des bâtiments et de l'industrie sont :

l'acier "noir" : c'est un acier doux dont la fabrication à chaud lui confère une oxydation superficielle. Cette couche superficielle formée d'oxydes de fer de couleur noire lui a donné son nom commun dans la profession.
Cette couche de calamine peu adhérente au métal sous-jacent se détache dès les premières mises en service.
En fonction des températures et pressions différentes qualités sont disponibles. Les normes qui caractérisent ces tubes sont de la série NF A-49xxx.
Ces tubes sont utilisé en circuit de refroidissement, en chauffage à eau chaude (basse ou haute température), en distribution de vapeur, d'acétylène,...
l'acier galvanisé est employé dans la conduite des eaux destinées à la consommation humaine (eau froide et eau chaude sanitaire) dans les installations où le cuivre n'est plus intéressant du fait des gros diamètres nécessités, en transport d'eau technique froide, en distribution d'air comprimé,...
l'acier inoxydable (les aciers inoxydables) : ils sont utilisés dés que le fluide transporté ne doit subir strictement aucune altération ou que l'on ne peut tolérer aucun risque de corrosion. Il est utilisé en agroalimentaire, industrie pharmaceutique et cosmétologique, en industrie chimique. Il existe une multitude de classes d'aciers inoxydables qui comme leur nom ne l'indique pas ne sont pas tous incorrodables : le choix de l'acier est fonction du liquide transporté.

Saponification

Un corps gras mis en contact d'une base (soude par exemple), conduit à la production de savon : la réaction s'appelle saponification.
Ceci peut se produire en chaudière vapeur si les condensats sont pollués par des huiles.

Revaporisation

Prenons le cas d'une chaudière vapeur qui contient de l'eau (et de la vapeur au dessus du plan d'eau) sous 210ºC - 19 bars (absolus).
Si l'on soutire de l'eau celle-ci va se trouver à la pression atmosphérique, or à p=p_atm la température peut être au maximum de 100ºC : une partie de l'eau va se vaporiser pour atteindre cette température : c'est la revaporisation.

Thermodynamique et Thermique

La thermodynamique est une branche des sciences physiques qui étudie les manifestations de l'énergie. Elle repose sur 4 principes :

Principe Zéro (1931) : Il existe une grandeur appelée température telle que deux systèmes sont dits en équilibre thermique si leurs températures respectives sont identiques.
Premier principe (1845) : Il existe une grandeur appelée énergie telle que l'énergie d'un système isolé reste constante.
Second principe (1850-52) : Il existe une grandeur appelée entropie telle que l'entropie d'un système isolé ne peut que croître.
Troisième principe (1906) : L'entropie d'un système est nulle à la température de zéro kelvin.

La thermodynamique permet à partir de ces 4 principes d'établir des lois qui régissent de nombreux phénomènes :

rendement maximal d'un moteur à combustion ;
efficacité maximale d'une machine frigorifique ;
sens d'évolution naturelle des réactions chimiques ;
comportement du rayonnement d'un corps à température différente de 0 kelvin ;
...

Elle a pu lier le comportement du monde microscopique (atomes et molécules) au comportement du monde macroscopique : notre monde.
En particulier la notion de température a pu être reliée à la fin du XIXème siècle à la vitesse de déplacement des molécules de gaz.

La thermodynamique permet de fournir des explications et des lois qui gèrent, entre autres, le comportement thermique des corps. Exemple : quelle est la puissance thermique émise par un corps parfait (appelé corps noir), à une température donnée ?
La thermique, quant à elle, s'intéresse aux modes d'échange (ou de transfert) de l'énergie sous sa forme thermique.

Mole - Molaire - Masse molaire

La mole est un nombre "d'objets". Ce nombre est défini par : 1 mole = 6,02.10²³ "objets" (dit nombre d'Avogadro).

Les "objets" sont généralement des "particules" : atomes ou molécules.

Cette définition n'est pas le fruit du hasard : Avogadro a, au XIXème siècle, montré que le volume occupé par une mole de gaz était toujours le même (à pression et température données).
Ce volume est de 22,41 L à 0ºC et sous une pression de 101 325 Pa.

Agressivité - Eau agressive

Une eau agressive est une eau qui aura tendance à dissoudre le carbonate de calcium. Voir la page sur l'entartrage.

Thermosiphon

Thermosiphon.
Du fait de la variation de masse volumique de l'eau en fonction de la température (ceci est vrai pour tous les corps fluides : "l'air chaud monte".), les installations anciennes fonctionnaient sans pompe : on obtenait une circulation naturelle de l'eau dans l'installation du fait de la différence de masse volumique de l'eau chaude et de l'eau refroidie. Ceci conduisait à avoir : - des diamètres de tuyauterie importants, - des températures de l'eau élevées au départ de chaudière (couramment 90ºC), - de ne pas calorifuger les canalisations de retour (afin d'améliorer le "tirage"), - de ne pas pouvoir réaliser des réglages des apports, - . Ce phénomène de thermosiphon n'est plus utilisé dans les installations de chauffage mais peut se retrouver ponctuellement pour réaliser le réchauffage d'un réservoir d'ECS ou comme phénomène parasite dans les circuits.

Turbinage

Ce terme désigne l'utilisation de la vapeur afin d'entraîner une turbine qui elle-même peut entraîner une génératrice d'énergie électrique.