GROUPE DE FILTRATION : PRINCIPE ET CALCUL

  Nous mettons à votre disposition un petit programme pour calculer le groupe de filtration de votre piscine, assurance d'une bonne hydraulique.
- Consultez les pompes des principaux constructeurs (courbes,caractéristiques & prix)
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Tableau comparatif des pompes débit / pression
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Filtres à sable (caractéristiques Hayward et prix) et courbe du diamètre du filtre en fonction du débit
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Schéma hydraulique de la piscine et local technique
- Cette page traite des pompes de piscine, nous étudions tous
besoins de pompage : relevage, irrigation, pompes immergées, surpresseurs. Merci de nous consulter (email).


 

 

Rôle de la pompe : Si on alimente une canalisation à partir d'un réservoir situé en hauteur, la pression de l'eau sera proportionnelle à cette hauteur d'eau. Pour une hauteur de 10 mètres, la pression initiale est de 1 bar.
Le rôle de la pompe est de créer cette pression qui va pousser l'eau dans les canalisations et dans le filtre.
Unités de pression : on parle parfois de HMT (hauteur d'eau). La hauteur d'eau est de 10 mètres pour 1 bar. L'unité légale est le pascal (Pa), il y a environ 100 000 Pa pour 1 bar.
Toutes les pressions ci-dessous serons exprimées en bars, multiplier simplement par 10 pour obtenir la hauteur d'eau. 

Pertes dans les canalisations : Si une canalisation est étroite ou de forme complexe (coudes nombreux), l'eau a des difficultés à passer correctement : il y a des pertes de pression. Ces pertes sont appelées pertes de charge. Tout élément du circuit est source de pertes : les tuyauteries, la pompe elle-même, et bien sûr le filtre. Pour une pression donnée par la pompe, si les pertes de charge sont importantes, le débit d'eau (en mètres cubes par heure) sera faible, et l'eau de la piscine sera renouvelée moins souvent.

Puissance de la pompe : On entend parfois dire "pour une piscine de cette taille, il faut une pompe de telle puissance". C'est comme si vous demandez un moteur de 250 CV pour aller plus vite sur l'autoroute ... et qu'on vous donne un tracteur. La puissance n'est pas suffisante pour définir un moteur, ce n'est pas suffisant non plus pour définir une pompe, d'où le rôle de cette page.

 

 

Côté pompe : De même, la pression délivrée par une pompe diminue quand le débit croît. La pompe ci-contre délivre presque 1,4 bar (hmt = 14 mètres d'eau) à débit nul, mais sa pression n'est plus que de 1,1 bar à 10 m³/h (courbe rouge) et 0,9 bar à 14 m³/h.

Comme les pertes de charge dans les canalisations augmentent avec le débit, ce qui va rester pour le filtre est égal à la pression de la pompe moins les pertes dans les canalisations (courbe bleue en pointillés).

Dans l'exemple ci-contre, le filtre a besoin de 0,5 bars quand il est propre, le débit sera donc de presque 14 m³/h. Par contre, quand il est sale, le filtre a une pression plus élevée (0,8 bar) et le débit de la piscine chute à moins de 12 m³/h.
Les deux points de fonctionnement sont 12 m³/h à 0.8 bar et 14 m³/h à 0.5 bar.

Si cette piscine a un volume de 40 m³, le temps de renouvellement de l'eau sera de 40 / 12 =  3 h 30 mn si le filtre est sale, et de moins de 3 heures (= 40 / 14) s'il est propre.

Pertes de charge : La bonne estimation des pertes dans les canalisations est importante. Le graphe jaune ci-dessous donne les pertes de charge (pertes de pression) en fonction du débit pour des canalisations souples de diamètre extérieur de 50 mm et 63 mm pour une longueur de 10 m. Divers coudes et collecteurs augmentent encore les pertes, tant dans les canalisations principales que dans le local technique.

 

Pertes de charges dans les canalisations par longueur de 10 mètres

 

Optimisation du filtre et de la pompe : Supposons une piscine de 10 x 5 à fond plat de 1.50 m. Quel filtre et quelle pompe doit-on choisir ? Cette piscine a un volume de 75 m³. Si on souhaite renouveler l'eau en moins de 4 heures, il faut un débit minimum de 20 m³/h dans le pire des cas (c'est à dire quand le filtre est sale). La vitesse de l'eau dans un filtre à sable ne doit pas excéder 50 mètres / heure. Ceci nous donne la surface minimale du filtre : S = Débit / 50. On prendra ici un filtre de surface mini de 0,4 m², soit un diamètre de 714 mm minimum.

Et la pompe ? On sait qu'elle doit délivrer 20 m³/h, mais sous quelle pression ? On voit sur le graphe ci-contre que, pour un débit de 10 m³/h, la perte dans une canalisation de Ø 50 est déjà de 0,4 bar pour une longueur de 10 mètres. Pour ne pas avoir une pompe surdimensionnée, et pour améliorer la circulation dans le bassin, on placera au minimum 3 skimmers, soit 20 / 3 = 7 m³/h par skimmer et par canalisation et des pertes de 0.4 bar pour 20 m avec un Ø 50. Les pertes de charge dans les coudes et collecteurs sont trop délicates pour être exprimées simplement ici, et nous les estimerons à environ 0,1 à 0,15 bar.

Comme nous l'avons vu plus haut, un filtre à sable est généralement calculé pour une pression conseillée de 0,5 bar quand il est propre, et de 0,8 bar quand il est sale. Notre pompe devra donc avoir, quand le filtre est sale, une pression minimale de 0,8 + 0,4 + 0,2 = 1,4 bar pour un débit de 20 m³/h. Il ne suffit plus que de consulter les courbes des pompes fournies par le constructeur : la courbe doit passer par le point de débit de 20 m³/h sous 1,4 bar.

 

Profil de pression dans le bassin :

A partir de l'eau dans le skimmer qui est à pression atmosphérique, la pression diminue selon les pertes de charge dans les canalisations d'aspiration jusqu'à la pompe.
La pression d'entrée de la pompe est donc négative par rapport à la pression atmosphérique.
En sortie de pompe, et aux pertes du local technique près, on perd entre 0.5 et 0.8 bar dans le filtre.
Après la sortie du filtre, la pression baisse proportionnellement à la longueur, ce sont les pertes de charge des canalisations de refoulement.
La pression résiduelle est celle de sortie de buse dans le bassin.

Dans le cas d'une pompe en charge (c'est à dire si le local technique est sous le niveau piscine), la pompe bénéficie de cet écart de pression en amont, mais doit fournir cet écart en sortie, le bilan est donc nul : la hauteur ne joue pas sur la pression pompe elle-même.

Mesures de pression : penser que le manomètre mesure la pression d'un point du circuit hydraulique par rapport à la pression atmosphérique. Par exemple, la pression indiquée par le manomètre en tête de filtre correspond, pour un local technique au niveau de la piscine, à la somme pression filtre + pertes refoulement + pression résiduelle de refoulement.


Récapitulatif : règles simples pour optimiser la filtration de piscine

Que se passe-t-il si la pompe n'est pas au même niveau que la piscine ?
- Si la pompe est au dessous de la piscine (ex : 1 m) : côté aspiration, l'eau va entrer dans la pompe par simple gravitation, on n'a pas besoin d'une pompe auto-amorçante. Côté refoulement, aucun problème car la pompe devra fournir la même pression que dans le cas d'une piscine à niveau puisqu'on a une pression supérieure en entrée comme en sortie (ici +0.1 bar en entrée mais aussi +0.1 bar en sortie).
- Si la pompe est au dessus de la piscine (ex : 1m donc toujours 0.1 bar) : il faut que la pompe soit auto-amorçante, sinon elle ne marchera que si on lui injecte de l'eau manuellement. Côté refoulement, aucun problème (même cas de figure) puisqu'on part d'une pression plus élevée (+0.1 bar) et qu'on doit fournir une pression plus faible (0.1 bar), la pompe devra fournir la même pression qu'une piscine à niveau.

Pour optimiser l'installation, faut-il diminuer les pertes dans les canalisations ou prendre une pompe plus puissante ?
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Diminuer les pertes : Oui. Les pertes dans les canalisations, c'est de l'énergie perdue, et ces pertes de pression doivent être fournies par la pompe. Il faut réduire les longueurs, soigner les collages (aspérités intérieures), éviter les coudes, prendre des diamètres adaptés au débit (voir les courbes ci-dessus).
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Pompe plus puissante : Non, car prendre une pompe plus puissante (par sécurité) amène à augmenter le débit pour un meilleur renouvellement, c'est vrai, mais entraîne une vitesse trop importante dans le filtre (moins bonne filtration) et dans les buses de refoulement. Pour raison de sécurité (force du jet), la vitesse en sortie des buses ne doit pas dépasser 3 m/s, donc un débit inférieur à 5 m³/h avec des buses de Ø 19 mm. Si nécessaire, on doit augmenter le nombre de buses de refoulement. 

Le filtre à sable est le moyen de filtration le plus utilisé dans les piscines privées, mais d'autres solutions existent.
Sous les limites de la filtration (40µm pour le sable), utiliser la
floculation. 
Le bruit des pompes : pour une pompe donnée, le bruit sera plus important à fort débit, c'est à dire dans la partie descendante, à droite de la courbe de pression (qui est aussi la partie à rendement plus faible). On a donc intérêt à choisir le point de fonctionnement vers le centre de la caractéristique pression/débit ou dans sa partie gauche. Exemple : courbe de bruit de la famille des pompes Ultra flow.

Remarques concernant la pression sur le manomètre en tête de filtre :
On voit souvent sur les forums d'Internet concernant la piscine des remarques : "Je ne comprends pas, j'ai une pression faible sur mon manomètre en tête de filtre !"
En observant le profil hydraulique de la piscine (graphe ci-dessus), on voit que la pression en tête de filtre = pression pompe - pertes de charge à l'aspiration.
Dans une piscine dont le local technique se trouve proche des buses de refoulement, la majorité des pertes de charge est dans la plus grande longueur, donc à l'aspiration.
Il n'est pas rare d'avoir une quinzaine de mètres de canalisations à l'aspiration, et seulement 7 à 8 mètres au refoulement. Dans ce cas, les 2/3 des pertes sont à l'aspiration.
Quand le filtre est propre (environ 0.5 bar), et avec une pompe de pression en charge de 1.3 bar environ, il reste environ 1.3 - 0.5 = 0.8 bar dans les canalisations. Si les 2/3 sont à l'aspiration, il y a environ 0.5 bar de pertes à l'aspiration. On a donc -0.5 bar (oui, pression négative) en tête de pompe + 1.3 bar de pompe = 0.8 bar en tête de filtre.
Quand le filtre est sale, pertes totales = pompe - filtre = 1.3 - 0.8 = 0.5 bar. Si 2/3 à l'aspiration, -0.35 bar en entrée de pompe + 1.3 = environ 1 bar en tête de filtre.
Avec une pompe mal dimensionnée, pression pompe plus faible (1 bar par exemple), et on peut descendre à 0.7 ou 0.6 bar en tête de filtre selon les pertes à l'aspiration.

Nous mettons à votre disposition un petit programme pour calculer le groupe de filtration de votre piscine.

Locaux techniques :

- Schéma et conseils pour la réalisation du local technique  (pdf 150 ko)
-
Locaux techniques enterrés ou semi-enterrés, vides ou équipés

Consultez les pompes des principaux constructeurs (courbes,caractéristiques & prix)

Plus de détail sur le calcul des débits mini et maxi dans une piscine : optimisation de la filtration - méthode des impédances

 

Nous effectuons une étude hydraulique pour chaque piscine. Ainsi, nous choisissons les filtres, les pompes, comme le nombre et la nature des canalisations pour optimiser le renouvellement de l'eau dans la piscine, dans le respect des normes en vigueur, et avec une marge de sécurité suffisante pour un bon fonctionnement.


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