C'est l'élément de la boucle de régulation qui agit sur la boucle de réglage. Elle sert à faire varier le débit masse ou le débit volume d'un fluide par modification de sa section de passage. Cette modification de section entraîne une variation de la résistance hydraulique donc du débit.

Les vannes à siège ou à soupape :

Simple siège	Double siège
soupape à jupe	soupape à contour

C'est un organe de réglage à fermeture étanche convenant particulièrement à la régulation progressive. Dans les circuits avec pompe les vannes à siège 3 voies sont préférables aux vannes à passage direct car un débit d'eau constant en circulation présente certains avantages dans la technique de réglage.

Les vannes à secteur :

Le secteur se déplace entre les voies

Elles sont utilisées presque exclusivement pour le contrôle en mélange dans les installations de chauffage à eau chaude. Les pertes de pression sont faibles. Les vannes à secteur à 4 voies permettent un double circuit pour accroître la température de retour de chaudière, réduisant ainsi la corrosion.

La section de passage est modifiée par la position du papillon

Ces vannes sont destinées à fonctionner en tout ou rien (ouvert-fermé). La perte de charge en position ouverte est très faible, les fuites en position fermée relativement élevées. Les vannes papillons ne conviennent pas à la régulation progressive.

Utilisation des vannes :

Les vannes 2 voies :

La pression différentielle DPv de la vanne :

C'est la différence de pression entre l'entrée et la sortie de la vanne. C'est donc sa perte de charge.

DPv = P1- P2	entre 1 et 2 voie 1 grande ouverte DPv = P1- P2 entre 1 et 3 DP = P1- P3 = DPv+SPdc du circuit

Pour chaque type de vanne, le constructeur indique une pression différentielle limite admissible qui depand de son diamètre, du mode de construction,de la puissance du servomoteur, de la température du fluide, du taux de fuite et du débit maximal qui la traverse.

 

Caracteristiques des vannes :

Caractéristique linéaire :

Caractéristique quadratique :

Ici encore la meilleure progressivité est obtenue pour a = 1. Mais pour a = 0,5 on obtient une progressivité satisfaisante. On aurait intérêt avec ce type de vanne à lui donner une autorité plus grande ( 0,6 à 0,7 ), cela n'est possible que si la hauteur manométrique de la pompe la permet ( augmentation des PdC du circuit ). De plus la BP devra être augmentée ( la BP est minimale pour a = 1 ).

Caractéristique calorifique linéaire :

Dans ce type de vanne le constructeur a conçu le clapet de façon à obtenir une progressivité quasi parfaite pour une autorité a = 0,5.
Avec cette vanne, l'utilisateur est assuré de pouvoir régler la BP au minimum.
L'autorité de 0,5 est impérative : a trop grande ou trop petite aurait un effet nuisible.

La figure ci dessus montre la variation du débit obtenue sur un tronçon alimenté à pression constante quelque soit le Kv de la vanne. On remarque que le débit obtenu pour la vanne ouverte décroît plus rapidement pour les autorités supérieures à 0,5. On a constaté précédemment que la progressivité du réglage n'est pas notablement améliorée si l'on augmente l'autorité.

On choisira donc une autorité optimale a = 0,5

Montage des vannes 3 voies :

Il existe deux familles de montage: 

Vanne 3 voies montée en mélange	Vanne 3 voies montée en répartition

Remarque : La voie 1 sera toujours celle du débit constant. Elle reste non noircit. La voie 3 est la voie perpendiculaire aux voies 1 et 2. On noircit toujours les voies à débit variable.

Les deux familles de montage vont donner quatre types de montage possible:

Réglage de la puissance par variation de température

Montage en mélange

Montage en répartition

Réglage de la puissance par variation de débit

Montage décharge (vanne travaillant en répartition)

Montage décharge inversée (vanne travaillant en mélange)

Sélection d'une vanne trois voies :

Il faut d'abord choisir une vanne adaptée à la pression de service PB et à la température du fluide qui la traverse pour cela, on utilise le diagramme suivant :

Pour réguler l'installation suivante, déterminer le diamètre nominal DN d'une vanne 3 voies PN = 16

Données :
- puissance de la charge (radiateurs) = Q100 = 349 kW
- écart de température départ / retour charge: Dt = 20 K
- perte de charge à considérer pour le calcul de la vanne: DPD = 19 kPa (DPD est encore appelé DPL)

Déterminer :
- le débit nominal V100
- le diamètre nominal DN
- Kvs de la vanne

Solution :
- Le débit nécessaire est calculé de la façon suivante:

- Perte de charge requise Dpv100 > DPD = 19 kPa
- Détermination du diamètre nominal à l'aide du diagramme:
1. En partant du débit V100 = 15 m³/h, tracer l'horizontale 1 sur le diagramme.
2. En partant de la perte de charge Dpv100 = 19 kPa, tracer la verticale 2
3. L'intersection de ces deux droites donne le diamètre nominal recherché. Dans le cas présent, on a le choix entre DN = 65 et DN = 50.
- si l'on opte pour DN = 65, on obtient pour V100 = 15m³/h une perte de charge Dpv100 = 9,5 kPa (ligne 3), donc une valeur nettement plus petite que les 19 kPa exigés. En conséquence, l'autorité a sera trop faible et la caractéristique de réglage mauvaise, la régulation devenant instable (pompage). Si de plus la pompe avait été prévue pour un Pv100 = 19 kPa, il faudra éliminer la différence soit 19 - 9,4 = 9,6 kPa sinon le Dt de l'échangeur sera trop faible.
- si l'on choisit DN = 50, pour Dpv100 = 19 kPa le débit V100 devient 13,6m³/h, autrement dit il se trouve ramené à 91 % du débit total (ligne 4), soit une réduction de 9 %. Mais compte-tenu de la déformation de la caractéristique de l'échangeur, cette réduction de 9 % n'entraîne qu'une diminution de la puissance d'environ 6 %, ce qui reste tout à fait dans la plage de tolérance. On retiendra donc une vanne type DN = 50.

-Détermination de kvs selon le diagramme :
1. A partir de la perte de charge Dpv100 = 100 kPa (définition du kvs), tracer la verticale 5 sur le diagramme
2. A l'intersection avec la ligne DN = 50, mener une horizontale 6 vers la droite (ligne des débits V100).
3. Le débit obtenu représente le kvs de la vanne, soit kvs = 31 m³/h