Qu’est-ce qu’une barrière à l’oxygène dans une installation de chauffage au sol? Pourquoi choisir le tube EVOH Kuzeyboru?

Qu’est-ce qu’une barrière à l’oxygène dans une installation de chauffage au sol ? Pourquoi choisir le tube EVOH Kuzeyboru ?

Dans les applications thermodynamiques modernes, l’efficacité des systèmes de chauffage radiant (par le sol) fonctionnant en circuit fermé dépend non seulement du coefficient de transmission thermique, mais également de la stabilité chimique du système. Les structures macromoléculaires des polymères standards permettent le passage des gaz à l’échelle microscopique. Cette situation entraîne, avec le temps, la pénétration de l’oxygène atmosphérique dans l’eau de chauffage, provoquant la corrosion interne des composants métalliques qui constituent le cœur de l’installation (chaudière, pompes de circulation, collecteurs). La solution d’ingénierie qui permet d’arrêter cette réaction chimique destructrice est la technologie des tubes avec barrière à l’oxygène, dont la paroi extérieure est recouverte d’un polymère spécial.

1. Corrosion causée par la diffusion de l’oxygène dans les installations de chauffage

Dans les systèmes de chauffage en circuit fermé, il existe en permanence une différence de concentration entre la pression partielle de l’oxygène de l’air atmosphérique situé à l’extérieur du tube et le niveau d’oxygène dissous dans l’eau à l’intérieur du tube. Selon la première loi de diffusion de Fick, les molécules de gaz tendent à se déplacer d’une zone de forte concentration vers une zone de faible concentration :

J = -D (dc/dx)

Ici, J représente le flux de diffusion (la vitesse de passage du gaz), D le coefficient de diffusion du polymère et dc/dx le gradient de concentration formé à travers la paroi. Les espaces entre les chaînes apolaires des matrices standard en polyéthylène (PE) sont suffisamment larges pour permettre le passage des molécules d’oxygène (O₂).

Lorsque l’oxygène libre dissous dans l’eau entre en contact avec les échangeurs de chaleur, les vannes et les pompes contenant du fer dans le système, il déclenche une réaction électrochimique d’oxydation (corrosion) (4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃). À la suite de cette réaction galvanique, les surfaces métalliques se dégradent et une boue de magnétite noire et lourde se forme à l’intérieur du système. Cette boue réduit la section des conduites, augmente les pertes de charge hydrauliques, altère la conductivité thermique de l’eau et provoque le blocage et la détérioration des pompes (cavitation et usure mécanique).

2. Technologie de couche EVOH et mécanisme de protection de la barrière à l’oxygène

L’isolant le plus performant développé par la science des polymères contre la perméabilité aux gaz est le copolymère EVOH (éthylène-alcool vinylique). Le mécanisme fondamental qui confère à l’EVOH sa fonction de barrière à l’oxygène repose sur la forte proportion de groupes hydroxyle polaires (-OH) présents dans sa chaîne macromoléculaire.

Ces groupes hydroxyle créent des liaisons hydrogène intermoléculaires extrêmement fortes entre les chaînes polymères. Ces liaisons transforment la matrice polymère en une structure cristalline si compacte et dense que la diffusion des molécules d’oxygène, qui constituent un gaz apolaire, à travers ce réseau étroitement structuré devient thermodynamiquement difficile.

Lors de la fabrication du tube, grâce au procédé avancé de coextrusion, une couche spéciale d’adhésif d’épaisseur micronique est appliquée sur le tube principal en PE-RT ou PE-XB, puis une couche d’EVOH est déposée par-dessus. Selon la norme DIN 4726, la perméabilité à l’oxygène des tubes en plastique utilisés dans les systèmes de chauffage ne doit pas dépasser les valeurs limites définies. La couche barrière EVOH (éthylène-alcool vinylique) réduit considérablement la diffusion de l’oxygène à travers la paroi du tube et limite ainsi l’entrée d’oxygène dans le système. Elle contribue de cette manière à réduire le risque de corrosion des composants métalliques du système de chauffage causée par l’oxygène.

3. Prolongation de la durée de vie de la chaudière et des radiateurs grâce aux tubes EVOH Kuzeyboru

Dans les systèmes de chauffage au sol, le tube est conçu pour rester sous la chape en béton pendant 50 ans ; cependant, les chaudières, les pompes à chaleur et les collecteurs en laiton, qui constituent les sources de chaleur, figurent parmi les composants les plus coûteux et les plus sensibles du système.

Les tubes PE-RT et PE-XB avec barrière EVOH, optimisés dans les laboratoires de R&D de Kuzeyboru, assurent non seulement un excellent transfert thermique vers la masse du sol, mais garantissent également que l’eau de l’installation reste sous forme d’eau morte (sans oxygène et sans réaction) pendant toute sa durée de vie. Avec la suppression de l’entrée d’oxygène, la formation de corrosion, de calcaire et de boues de magnétite s’arrête ou diminue. Cela permet aux pompes de circulation de fonctionner sans effort à leur débit nominal, empêche l’obstruction des échangeurs de chaleur et permet au système de chauffer pendant un demi-siècle avec son efficacité thermique initiale (avec une consommation énergétique minimale).

QUESTIONS FRÉQUEMMENT POSÉES (FAQ)

1. Que se passe-t-il si un tube de chauffage au sol sans barrière à l’oxygène est utilisé ?

L’oxygène présent dans l’air traverse la paroi du tube et se mélange à l’eau, provoquant de la corrosion (rouille) dans la chaudière, les vannes et les composants métalliques, ainsi que la formation de boues de magnétite susceptibles d’obstruer le système.

2. Dans quelle couche du tube se trouve la barrière EVOH ?

La position de la couche barrière EVOH (éthylène-alcool vinylique) dépend de la conception multicouche du tube et de la technologie de coextrusion. Dans les structures de tubes multicouches, l’EVOH est généralement positionné entre les couches de polyéthylène (PE). Dans les structures à cinq couches, la couche EVOH est fixée aux couches de polyéthylène au moyen de couches de liaison (adhésives).

3. Quel est le niveau de flexibilité des tubes Kuzeyboru avec barrière à l’oxygène ?

Étant donné que les couches d’EVOH et d’adhésif sont appliquées avec une épaisseur micronique de manière à ne pas altérer la structure viscoélastique du tube, celui-ci conserve à 100 % la flexibilité maximale offerte par le PE-RT ou le PE-XB ainsi que sa capacité à être facilement posé avec de faibles rayons de courbure.

4. Comment prévenir les dépôts et la formation de boues dans une installation de chauffage au sol ?

Ils sont évités grâce à l’utilisation de tubes EVOH (avec barrière à l’oxygène) conformes aux normes DIN 4726, qui bloquent au niveau moléculaire le passage dans l’eau de l’oxygène gazeux à l’origine de la réaction de corrosion.

5. Dans quels diamètres les tubes EVOH Kuzeyboru sont-ils produits ?

Ils sont produits en standard avec des diamètres extérieurs de 16 à 20 mm, dimensions optimales en termes de frottement hydraulique et de transfert thermique pour les systèmes de chauffage radiant sous chape et les installations mobiles de radiateurs. Pour les dimensions et les demandes de production spécifiques à un projet, veuillez contacter Kuzeyboru.