Ch05 – Pression dans un fluide | Terminale ICCER | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 3 juin 2026
Pourquoi tout circuit de chauffage à eau chaude doit-il comporter un vase d'expansion ?
L'eau se dilate quand on la chauffe : 4 % de volume en plus entre 20 °C et 90 °C. Sur 1 000 L d'installation, ça fait 40 L supplémentaires à absorber.
Sans vase d'expansion, ce volume supplémentaire ferait monter la pression jusqu'à faire céder le réseau (rupture des soudures, fuites, voire éclatement).
Le vase d'expansion absorbe cette dilatation grâce à une membrane caoutchouc séparant l'eau d'un coussin d'air sous pression. Quand l'eau se dilate, le coussin se comprime ; quand l'eau refroidit, le coussin se détend.
Damien, technicien chez ThermoSud 51 Reims, intervient sur une chaufferie collective gaz (immeuble R+5). La soupape de sécurité s'ouvre fréquemment depuis 1 semaine, laissant fuir de l'eau. Damien suspecte un vase d'expansion défaillant et doit le diagnostiquer.
Calculer la pression hydrostatique au point haut R+5 (H = 17 m d'eau).
Loi de Pascal : P = ρ·g·h.
P = 1 000 × 9,81 × 17 = 166 770 Pa ≈ 1,67 bar.
C'est la pression que doit assurer la pompe pour faire remonter l'eau jusqu'au R+5 à l'arrêt (gravitaire).
Précharge minimale du vase d'expansion. Règle : P_précharge ≥ P_statique + 0,3 bar de sécurité.
P_précharge_min = 1,67 + 0,30 = 1,97 bar.
Le constructeur a réglé 1,5 bar. C'est insuffisant pour 17 m de hauteur.
Conséquence : à froid, l'eau monte difficilement au point haut (sous-pression aux radiateurs R+5, désamorçage). À chaud, le vase n'a plus de volume d'absorption disponible → surpression → soupape s'ouvre. C'est ce qui se passe ici.
Volume d'expansion lors de la chauffe de 20 → 90 °C. Réseau 1 500 L, k = 4 %.
ΔV = 1 500 × 0,04 = 60 L à absorber.
Vase Statico 80 L. Capacité d'absorption utile = 80 × facteur (selon pression). À 1,5 bar de précharge et soupape 3 bar : utile ≈ 50 % du volume = 40 L.
40 L < 60 L à absorber → vase sous-dimensionné. Confirme le problème.
Dimensionnement correct. Avec précharge 2,0 bar et soupape 3,0 bar, volume utile du vase = V_total × (P_soupape − P_précharge) / (P_soupape + 1).
Volume utile = V × (3 − 2) / (3 + 1) = V × 0,25.
Pour absorber 60 L : V × 0,25 ≥ 60 → V ≥ 240 L.
Le vase 80 L est très insuffisant. Il faut un vase 250 L (Pneumatex Reflex 250 ou équivalent).
Coût matériel : ~ 600 € (vase 250 L) vs 250 € (vase 80 L). Surcoût justifié par fiabilité.
Action immédiate (avant changement vase) : Damien recharge la précharge à 2,0 bar. Effet attendu ?
Avec précharge 2,0 bar (au lieu de 1,5), la pression statique froide passe à 2,0 bar (pas plus). Mais le volume utile devient :
V_utile = 80 × (3 − 2) / (3 + 1) = 80 × 0,25 = 20 L.
Toujours insuffisant (60 L à absorber). La soupape continuera de s'ouvrir.
Solution temporaire : baisser la température max chaudière à 70 °C (au lieu de 90) → dilatation 2 % au lieu de 4 % → 30 L à absorber. Toujours limite mais possible jusqu'au remplacement.
Pourquoi le vase d'expansion est-il généralement placé sur le retour (eau froide) et pas sur le départ (eau chaude) ?
Durée de vie typique d'un vase d'expansion : 10-15 ans sur retour, 5-8 ans sur départ.
Vérification finale après remplacement par vase 250 L + précharge 2,0 bar.
| État | Volume eau (L) | P réseau |
|---|---|---|
| Froid (20 °C, vase plein d'air) | 1 500 | 2,0 bar (= précharge) |
| Tempéré (60 °C, +30 L eau) | 1 530 | 2,5 bar |
| Chaud (90 °C, +60 L eau) | 1 560 | 2,9 bar |
Avec V = 250 L, capacité utile = 250 × 0,25 = 62,5 L. Suffisant pour les 60 L à absorber. Marge confortable.
Soupape ne s'ouvrira plus (P < 3,0 bar même à 90 °C).
Rapport d'intervention Damien.
Rapport intervention — Chaufferie collective R+5 — Damien (ThermoSud 51 Reims)
• Symptôme : soupape de sécurité 3 bar s'ouvre fréquemment.
• Diagnostic : vase Statico 80 L sous-dimensionné. Pour 1 500 L de réseau et 17 m de hauteur, il faut V ≥ 240 L.
• Précharge 1,5 bar trop basse (P_statique 17 m = 1,67 bar).
• Remplacement : vase Pneumatex Reflex 250 L, précharge 2,0 bar (P_stat + 0,3 sécurité).
• Coût : 600 € matériel + 350 € main d'œuvre. Résolution durable.
Trois raisons :
En pratique, beaucoup d'installations utilisent un compresseur d'atelier (donc air) pour la précharge initiale → durée de vie raccourcie. Idéalement, gonflage à l'azote (bouteille N₂ + détendeur).
📚 §2 (Pascal) + §5 (applications) de la leçon Ch05.