Systèmes d'alimentation en eau : Quel type de tube choisir ?

Systèmes d'alimentation en eau : Quel type de tube choisir?

Etude comparative des propriétés des tubes ondulés en acier inoxydable vs tubes en polyéthylène

Qualité, fiabilité et longévité sont des critères essentiels pour les installations de chauffage par le sol hydraulique, pour les circuits d’approvisionnement en eau chaude et froide, pour les systèmes d’extinction des incendies, le gaz et les réseaux électriques et de communication.

Cet article passe en revue les caractéristiques techniques des tubes les plus fréquemment utilisés pour ces applications.

Les types de tubes et leurs propriétés

1. Tubes en polyéthylène réticulé (PE-X)

Le PEX est un matériau de haute technologie fabriqué à partir d'un polymère organique d'éthylène qui est produit par réticulation moléculaire. Il existe quatre types de réticulation : PE-Xa, PE-Xb, PE-Xc, PE-Xd. Le PE-Xa est le plus avancé technologiquement. Ces tubes sont résistants aux contraintes et ont une élasticité accrue. Lorsqu'elles sont déroulées, les bobines se redressent rapidement et conservent bien leur forme. Elles ne se plissent pas lorsqu'elles sont cintrées (dans les limites admissibles et conformément à la technologie).

2. Tubes en polyéthylène résistant aux températures élevées (PE-RT)

Le PE-RT est un matériau basé sur du polyéthylène conventionnel avec des additifs pour résister aux hautes températures. Le PE-RT présente des propriétés similaires à celles du PE-X. Les tubes en PE-RT sont inertes aux réactifs chimiques et ne sont pas sensibles à la corrosion. En raison de l'absence de réticulation, les tubes en PE-RT présentent une résistance aux températures élevées, une flexibilité, plasticité et hydrostaticité accrues.

3. Tubes ondulés en acier inoxydable Stahlmann

Les tubes Stahlmann sont fabriqués en acier inoxydable 304. Ce métal présente une résistance élevée à la corrosion et peut être utilisé dans de nombreux environnements agressifs. Plus dur et plus solide que l'acier au carbone, l'aluminium, le laiton et le bronze, il est également très flexible, se plie bien et se soude facilement.

Comparaison des principales propriétés thermo physiques des tubes PEX, PER et acier inoxydable

Il y a 3 critères principaux à prendre en compte dans le choix de tubes pour systèmes d'approvisionnement en eau.

  • La température maximale de fonctionnement
  • La température maximale à court terme
  • Le coefficient de transfert thermique
  • Le Coefficient de dilatation linéaire

1. Température maximale de fonctionnement

La température maximale de fonctionnement est un paramètre extrêmement important à prendre en compte, car tous les tubes utilisés dans les systèmes de chauffage doivent pouvoir résister à la température du fluide qui les traverse sans se déformer.

Par exemple, la température moyenne de l'eau dans un système de chauffage central est de 90°C mais les tubes doivent pouvoir résister à une surchauffe supérieure à la norme de 105°C.

Tableau de comparaison:
  • PE-Xa Ø16 mm — 90 °С;
  • PE-RT Ø16 mm — 70 °С;
  • Tube ondulé acier inoxydable Stahlmann — 150 °С.

Le tube ondulé en acier inoxydable est le plus adapté pour l'eau chaude, car il ne craint pas les températures élevées, ce qui le rend idéal pour les chaudières et les systèmes de chauffage.

Les systèmes de tubes ondulés se démarquent par leur remarquable résistance au gel et au dégel. Leur installation peut être effectuée même par des températures aussi basses que -10°C sur des sites non électrifiés. Cette flexibilité permet de réduire le temps d'installation de 40 %, accélérant ainsi considérablement la mise en service.

Température maximale à court terme

Dans la plupart des cas, les fluctuations à court terme de la température n'entraînent pas de défaillance du tube. Cependant, des températures supérieures à 100°C réduisent considérablement la durée de vie du tube en polyéthylène, dont le point de fusion est de 140°C.

Tableau de comparaison:
  • PE-Xa Ø16 mm — 100 °С;
  • PE-RT Ø16 mm — 95 °С;
  • Tube ondulé acier inoxydable Stahlmann — 400 °С.

Le tube en acier ondulé dépasse de 4 fois la limite de résistance thermique des tubes en polyéthylène et peut facilement supporter n'importe quelle température du caloporteur utilisé dans les locaux résidentiels et industriels.

Coefficient de transfert thermique

Le coefficient de transfert thermique indique la quantité de chaleur transférée par 1 mètre de surface de tube en 1 seconde. Il est évident que le taux de transfert de chaleur des tubes métalliques est plus élevé que celui des tubes en polyéthylène, mais ils ont leurs propres avantages.

Tableau de comparaison:
  • PE-Xa Ø16 mm — 0,41 W/m·K;
  • PE-RT Ø16 mm — 0,4 W/m·K;
  • Tube ondulé acier inoxydable Stahlmann — 17 W/m·K.

Le plus grand diamètre intérieur du tube ondulé, avec une épaisseur de paroi ondulée de 0,3 mm, offre une surface maximale de transfert de chaleur supérieure de 20 % à celle des tubes en polyéthylène. Cela signifie que le tube ondulé peut être posé à des intervalles plus importants, ce qui permet de réduire les coûts de matériel et de main-d'œuvre.

Le rendement thermique du tube ondulé est supérieur de 20 % à celui du tube en polyéthylène, de sorte qu'il est possible d'augmenter l'espacement des tubes pour le chauffage par le sol de 0,15 m à 0,2 m. Cela permet d'économiser 17 mètres courants de tube pour 10 m2 et 170 mètres courants pour 100 m2 avec le même rendement thermique.

Le tube ondulé chauffe la chape plus rapidement. Cela permet au système de mieux répondre aux points de consigne lorsque des thermostats programmables sont utilisés.

Coefficient de dilatation linéaire de 100 m de tube à la température du fluide caloporteur de 50°C.

Ce coefficient s'applique aux canalisations d'eau chaude et aux systèmes de chauffage. Il indique dans quelle mesure la longueur du tube augmente lorsqu'il est chauffé à 50°C et diminue lorsqu'il est refroidi.

Tableau de comparaison:
  • PE-Xa Ø16 mm — 1000 mm;
  • PE-RT Ø16 mm — 1000 mm;
  • Tube ondulé acier inoxydable Stahlmann — 55 mm.

Le coefficient de dilatation est 18 fois plus petit pour le tube ondulé : un tube de 100 mètres en polyéthylène peut se dilater jusqu'à 1 m, alors qu'un tube ondulé en acier inoxydable ne se dilate que de 5,5 cm.

Ce paramètre est particulièrement important dans les installations sur chape, où la dilatation importante du tube et le frottement contre la chape brisent sa barrière à l'oxygène. Il existe des cas réels où le PEX a été fixé à des grilles d'acier avec des attaches, ce qui a provoqué des trous dans le tube.

Comparaison des principales propriétés physiques des tubes en PE-Xa, PE-RT, et acier inoxydable

Pression maximale de travail

Elle dépend directement de la température du caloporteur : plus la température est élevée, plus la pression dans le tube est faible.

Il existe une autre dépendance : plus le diamètre interne du tube est grand, plus la pression résultante est faible. Au point où le tube se rétrécit, il y a un pic soudain de pression car le même volume d'eau commence à s'écouler à travers le plus petit diamètre.

Tableau de comparaison:
  • PE-Xa Ø16 mm (de 2.2mm d’épaisseur) — 10 bar at 90 °C;
  • PE-RT Ø16 mm (de 2.2mm d’épaisseur) — 12,5 bar at 20 °C, 5,4 bar at 95 °C;
  • Tube ondulé acier inoxydable Stahlmann — 15 bar.

On constate que la pression de service des tubes ondulés est supérieure de 50 % à celle des tubes en polyéthylène. Cela offre une énorme marge de sécurité en fonctionnement et protège contre les fuites soudaines.

Perméabilité à l'oxygène

L’oxygène pénètre facilement les parois des tubes en polyéthylène, saturant l'eau chaude à l'intérieur et provoquant de la rouille lorsqu'il entre en contact avec des pièces métalliques. Cela réduit la durée de vie des équipements et des assemblages raccordés de 3 à 5 ans.

La couche anti-diffusion EVOH réduit la perméabilité à l'oxygène des tubes en polyéthylène et empêche la pénétration de l'oxygène dans l'eau afin de prévenir la corrosion.

Selon les normes internationales, la perméabilité à l'oxygène des tubes conçus pour les classes de service 4 et 5 ne doit pas dépasser 0,1 g/m3*jour.

Tableau de comparaison:
  • PE-Xa Ø16 mm — Avec barrière à l'oxygène : <0,1 g/m3*jour, Sans barrière à l'oxygène : 9 g/m3*jour;
  • PE-RT Ø16 mm — Avec barrière à l'oxygène : <0,1 g/m3*jour, Sans barrière à l'oxygène : >0,1 g/m3*jour ;
  • Tube ondulé acier inoxydable Stahlmann — Imperméabilité totale à l'oxygène.

Les trois échantillons répondent à la norme. Cependant, la perméabilité à l'oxygène nulle du tube ondulé empêche la corrosion. Une protection supplémentaire contre la corrosion est assurée par un film d'oxyde de chrome. Cette combinaison de propriétés augmente considérablement la durée de vie de l'ensemble du système, y compris les radiateurs en acier et les autres composants.

Rayon de courbure minimal pour Ø16 mm

L'installation d'une tuyauterie complexe implique souvent de plier le tube. Dans les systèmes de chauffage par le sol en "serpentin" ou en "escargot", la capacité des tubes à se plier est extrêmement importante.

La façon la plus courante de plier les tubes est de les cintrer ou de les équiper d'un raccord coudé. La seconde méthode permet d'économiser de l'espace mais comporte plus de raccords, ce qui augmente le risque de fuites.

Par conséquent, plus le rayon de courbure minimal est petit, plus vous avez d'options pour installer les tubes de manière pratique et compacte.

Tableau de comparaison:
  • PE-Xa Ø16 mm — 80 mm;
  • PE-RT Ø16 mm — 80 mm;
  • Tube ondulé acier inoxydable Stahlmann — 40 mm.

Le tube ondulé présente le plus petit rayon de courbure sans modification de la section transversale, ce qui permet d'installer des canalisations complexes de n'importe quelle configuration sans craindre de les endommager ou de les faire éclater en cours de fonctionnement.

Les tubes ondulés Stahlmann sont faciles à cintrer à la main, sans modifier la section transversale, ce qui permet de créer des configurations de tubes complexes avec un nombre minimal de raccords.

Plasticité en cas de flexion en dessous du rayon de courbure minimal.

Il est parfois nécessaire de plier le tube plus étroitement que le rayon de courbure minimal. C'est là que la plasticité du tube fournie par le fabricant s'avère utile.

Tableau de comparaison:
  • PE-Xa Ø16 mm — Si la flexion provoque un flambage, la forme du tube peut être rétablie en le chauffant à l'aide d'un pistolet thermique;
  • PE-RT Ø16 mm — l'aplatissement et le flambage du tube ne sont pas autorisés;
  • Tube ondulé acier inoxydable Stahlmann — peut supporter jusqu'à 40 courbures sans modification de l'étanchéité ou de la section transversale (pour les tubes recuits).

Contrairement aux tubes en polyéthylène, les tubes ondulés conservent leur forme et sont faciles à installer. Il est presque impossible de les endommager pendant l'installation et les erreurs d'installation sont impossibles. En comparaison, un tube en PE-Xa se casse sous l'effet d'une forte flexion.

Garantie du fabricant, durée de vie et applications

Comparaison de la durée de vie des 3 types de tubes lorsque les conditions de fonctionnement sont respectées:

  • PE-Xa Ø16 mm — ans au total (grade 5):
  • 14 ans à 20 °C,
  • 25 ans à 60 °C,
  • 10 ans à 80 °C,
  • 1 an à 90 °C,
  • 100 heures à 100 °C;
  • PE-RT Ø16 mm — 50 ans au total (grade 5):
  • 14 ans à 20 °C,
  • 25 ans à 60 °C,
  • 10 ans à 80 °C,
  • 1 an à 90 °C,
  • 100 heures à 100 °C;
  • Tube ondulé acier inoxydable Stahlmann 30 ans au minimum

À première vue, une durée de vie de 50 ans pour les tubes en polyéthylène est une bonne chose, mais il y a une nuance. La durée de vie totale des tubes est considérablement réduite lorsque la température ou la pression augmente.

La durée de vie réelle des tubes ondulés est donc 2 fois plus longue que celle des tubes en polyéthylène.

Garantie du fabricant pour les 3 types de tube:
  • PE-Xa Ø16 mm — 10 ans (Valtec), 5 ans (Rehau);
  • PE-RT Ø16 mm — 10 ans (Valtec);
  • Tube ondulé acier inoxydable Stahlmann — Garanti à vie

Pour que la comparaison soit la plus objective possible, nous avons pris en compte les durées de garantie maximales des tubes en polyéthylène disponibles sur le marché. Les tubes ondulés Stahlmann ayant une durée de vie de 30 ans et plus, le fabricant offre une garantie correspondante.

Applications possibles

  • PE-Xa Ø16 mm — Chauffage par le sol à l'eau, chauffage par radiateurs, alimentation en eau chaude et froide;
  • PE-RT Ø16 mm — Chauffage par le sol à l'eau, alimentation en eau chaude et froide;
  • Tube ondulé acier inoxydable Stahlmann — Chauffage par le sol à l'eau, chauffage par radiateurs, alimentation en eau chaude et froide, systèmes solaires, extinction d'incendie, alimentation en gaz, conduites de câbles, ventilation.

Chauffage par le sol, chauffage par radiateur, alimentation en eau chaude et froide, systèmes solaires, extinction d'incendie, systèmes de gaz, conduites de câbles, climatisation et ventilation - il est difficile d'imaginer une gamme plus variée d'applications pour les tubes en acier. Les tubes ondulés Stahlmann sont tout aussi performants dans chacun de ces domaines.

Les tubes ondulés en acier ne sont pas seulement résistants à la corrosion et aux coups de bélier. Ils ne sont pas non plus exposés à la formation de dépôts ! Par rapport aux tubes à paroi lisse, les tubes ondulés créent un flux tourbillonnant qui empêche le biofilm de s'accumuler sur les parois.

Contrairement aux tubes en polyéthylène, les tubes ondulés Stahlmann sont disponibles en couronnes de 10, 20, 30, 50 et 100 mètres. La longueur maximale des couronnes permet d'installer des boucles de chauffage par le sol, des tuyauteries étendues ou des conduits de câbles sans un seul joint.

Conclusion

Après avoir étudié les tubes ondulés en polyéthylène et en acier inoxydable, nous pouvons affirmer avec certitude que les tubes en acier sont supérieurs aux tubes en polyéthylène à presque tous les égards.

Fonctionnalité, fiabilité, polyvalence et garantie à vie en font le leader du marché dans le domaine des solutions techniques d'installation. Pour la gamme complète des tubes ondulés et des accessoires Stahlmann, veuillez consulter le site http://www.warm-on.fr