Principe de fonctionnement d'un adoucisseur

Fonctionnement d'un adoucisseur


L'adoucissement est la technique utilisée pour supprimer le TH de l’eau (du à la présence des sels alcalino-terreux : carbonates, sulfates et chlorures de calcium et de magnésium).

L'adoucisseur est un appareil qui utilise une résine échangeuse d’ions et le principe consiste à permuter les ions calcium et magnésium qui constituent la dureté de l’eau par des ions sodium liés à la résine de l’adoucisseur. L'échange ionique d'adoucissement sera réalisé sur un support solide constitué d'une résine initialement chargée en sodium. Chaque ion Ca2+ et Mg2+ va chasser de la résine 2 ions Na+.

L'opération d'adoucissement va se poursuivre jusqu'à ce qu'il n'y ait plus d'ions Na+ sur la résine. Lorsque tous les ions sodium ont été échangés, on dit que la résine est saturée et elle doit être régénérée. Il faut donc la recharger en ions sodium pour lui redonner son pouvoir adoucissant. Pour cela on va effectuer une régénération de la résine avec une saumure (solution de NaCl saturée ou chlorure de sodium). Les ions Na+ vont se fixer sur la résine, tandis que les ions Cl- entraîneront vers l'égout les ions Ca2+ et Mg2+ qui étaient fixés sur la résine. Ainsi, les ions sodium sont de nouveau remis en place sur les résines, alors que les ions calcium et magnésium sont évacués à l’égout sous forme de chlorures. Une succession de rinçage permet d’éliminer la saumure.

 

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L'échange ionique

Principe de l'échange d'ion dans une bouteille d'adoucisseurLes minéraux que l'eau dissout lors de son passage dans le sol sont sous forme d'ions. Les ions sont des particules électriquement chargées. Les uns sont négatifs, issus des acides, ce sont les ANIONS (ex : chlorures Cl-, bicarbonates HCO3-, sulfates SO4--). Les autres, issus des métaux, sont positifs, ce sont les CATIONS (ex : calcium Ca++, magnésium Mg++, sodium Na+). Les échangeurs d’ions sont des composés capables de fixer certains ions et d’en céder d’autres dont ils sont chargés.

Dans les adoucisseurs d’eau, on utilise une résine de synthèse porteuse d’ions sodium. Cette résine se présente sous forme de billes poreuses de 0,2 à 3 mm de diamètre, de densité réelle légèrement supérieure à celle de l’eau. Cette résine a beaucoup plus d’affinité pour les ions calcium et magnésium que pour les ions sodium dont elle est chargée à l’origine. Lorsque cette résine est mise en contact avec de l’eau dure contenant des ions calcium et magnésium, ces derniers sont attirés par la résine.Ils se fixent sur la résine en prenant la place des ions sodium qui y étaient à l’origine. Ces ions sodium sont libérés dans l’eau en lieu et place des ions calcium et magnésium. L’eau qui a ainsi percolé de haut en bas sur un lit de résine va céder tous les ions calcium et magnésium qu’elle contenait. Sa dureté tend donc vers zéro.

Lorsque la résine a cédé tous les ions sodium dont elle était chargée, l’échange d’ions ne peut plus se faire. La résine est dite « saturée », les ions calcium et magnésium ne sont plus fixés, et l’eau qui sort du lit de résine est aussi dure que celle qui y rentre. Il est possible de chasser les ions calcium de la résine et de les remplacer par des ions sodiques, c’est à dire de redonner à la résine sa forme d’origine. Cette opération est appelée « régénération ».

Pour « régénérer » une résine saturée, il suffit de la mettre en contact avec une solution très riche en ions sodium. Dans la pratique, on utilise une solution concentrée de chlorure de sodium, appelée « saumure », obtenue par dissolution dans de l’eau de sel raffiné commercialisée sous forme de pastilles ou de granulés. Comme la résine a plus d’affinité pour le calcium et le magnésium que pour le sodium, on est obligé, pour régénérer la résine, d’utiliser un excès de sodium.

 

Notion de pouvoir d'échange

La quantité d'ions calcium et magnésium qu'une résine peut fixer s'appelle le « pouvoir d'échange ». Ce pouvoir d'échange s'exprime en °m3/l (degrés mètres cubes par litre de résine), c'est-à-dire par quantité de résine contenue dans un récipient de 1 litre de capacité, ou bien en °l/l (degrés litres par litre de résine), ou bien encore en équivalents par litres de résine :

 

1° m3/l = 1.000°l/l = 0,2 éq/l
1 éq/l = 5° m3/l = 5.000° l/l

 

Toutes les résines agréées par le Ministère de la santé pour l'adoucissement des eaux destinées à la consommation humaine ont pratiquement le même pouvoir d'échange. Ce pouvoir d'échange est fonction de la quantité de sodium fixée sur la résine lors de sa régénération. Cette quantité de sodium fixée sur la résine après régénération dépend de la quantité d'ions sodium utilisée pour régénérer la résine, et dans la pratique, du poids de sel. Le pouvoir d'échange maximum d'une résine est de l'ordre de 12° m3 par litre de résine.

Pour obtenir un tel pouvoir d'échange il faut utiliser près de 2.000 grammes de sel par litre de résine. Dans la pratique, et pour des raisons économiques, on ne cherche pas à utiliser la totalité de ce pouvoir d'échange théorique. C'est ainsi que les résines sont exploitées à des pouvoirs d'échange qui vont de 4 à 6° m3/litre de résine.

Le tableau ci-dessous indique les valeurs usuelles moyennes en traitement d'eau domestique :

Poids de sel en grammes par litre de résine Pouvoir d'échange en °/m3 par litre de résine Poids de sel en grammes par °/m3
80 4 20
125 5 25
180 6 30

 

On constate que pour multiplier le pouvoir d'échange par 1,5 (pour passer par exemple de 4 à 6°/m3), il faut multiplier le poids de sel utilisé par 2,25 (80 à 180g/l). Le rendement de régénération est donc d'autant meilleur que la résine est utilisée à un pouvoir d'échange plus faible. Le pouvoir d'échange d'un adoucisseur est égal au pouvoir d'échange d'un litre de résine multiplié par le volume de résine qui équipe l'adoucisseur. En faisant varier le poids de sel utilisé à chaque régénération, il est possible de faire varier le pouvoir d'échange de l'adoucisseur.

 

Cycle d'un adoucisseur

Le « cycle » d'un adoucisseur est le volume d'eau adoucie qu'il est possible d'obtenir entre deux régénérations. Ce cycle se calcule par la formule suivante :

Cycle= Pouvoir d'échange de l'appareil
Dureté de l'eau en °f

 

Si la dureté de l'eau est exprimé en °f et le pouvoir d'échange en °/m3 :

Cycle= Pouvoir d'échange de l'appareil en °/m3
Dureté de l'eau en °f

 

Si le pouvoir d'échange de l'adoucisseur est exprimé en °/l :

Cycle= Pouvoir d'échange de l'appareil en °/l
Dureté de l'eau en °f

 

 

Schéma de raccordement / installation

adoucisseur permo schema raccordement elyothermL'installation d'un adoucisseur doit être réalisée si possible par un professionnel du traitement d'eau, un plombier ne maîtrisant pas forcément ce domaine. Elle se fait généralement dans la buanderie ou la chaufferie, proche de votre arrivée d’eau générale. L'adoucisseur doit être implanté dans un local propre, sec, ventilé, à l’abri du gel, sans que la température puisse dépasser 40°C maximum. Le sol doit être plan et résister aux charges en état de marche (se reporter aux caractéristiques techniques de l'appareil).

Il faut que la pression du réseau d'eau soit comprise entre 1,5 bar en dynamique et 7 bar en statique (il faut installer un réducteur de pression en amont si la pression est supérieure à 4 bar). Pour l'installation de l'adoucisseur, il est recommandé de prévoir un filtre de protection qui retient les impuretés solides présentes dans l’eau et protège l'adoucisseur et la résine contre les pollutions accidentelles de l'eau de ville (suite à des travaux par exemple), un by-pass de raccordement pour avoir de l'eau en cas de panne de l'adoucisseur (avec une prise d'échantillons d'eau dure pour faciliter les réglages initiaux et les l'ajustement des ces réglages par la suite), une prise électrique, un raccordement à l'égout comportant obligatoirement une rupture de charge entre l'adoucisseur et la canalisation d'égout conformément à la circulaire ministérielle n°593 du 10.04.1987) pour éviter tout risque de pollution de l'eau consommé (siphon spécial livré normalement avec les adoucisseurs)

Afin de limiter les efforts sur votre appareil en cas de coup de bélier ou de surpression, il est recommandé de raccorder l'adoucisseur avec des flexibles. Avant le raccordement de l’appareil sur le réseau, il faut aussi vérifier le serrage de la vanne sur la bouteille, en la vissant dans le sens des aiguilles d’une montre, le serrage étant effectué à la main, sans outil.

La mise en service et surtout les réglages de l'adoucisseur sont effectués directement par votre installateur agréé constructeur (elyotherm est par exemple agréé Permo) ou les techniciens du service constructeur.

 

 

Principe de fonctionnement d'un adoucisseur

Les quatre phases de la régénération vont s'effectuer automatiquement les unes après les autres par l'action d'un programmateur. Pendant toutes les phases de régénération, l'appareil ne peut pas délivrer d'eau adoucie. Afin de ne pas priver l'utilisateur d'eau pendant les régénérations, les appareils sont équipés d'un by-pass automatique.

 

1- détassage

2- aspiration de la saumure

3- rinçage lent

4- rinçage rapide

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Durant ces phases, le passage de l'eau et la saumure s'effectue toujours de bas en haut dans la bouteille (procédé contre courant) pour éviter que des passages préférentiels ne se créent dans les billes de résines. De plus, pour les adoucisseurs haut de gamme, un procédé d'électrochlorination produit du chlore in situ dans la vanne de l'adoucisseur, par électrolyse d'une solution riche en chlorure de sodium, afin de désinfecter les résines avant chaque régénération.

 

Mode de régénération

Trois modes de déclenchement automatique de la régénération sont généralement proposés sur le marché :

Chronométrique : Dans ce mode, c'est une horloge, électromécanique ou électronique, qui déclenche (à heure fixe ou réglable) les régénérations, avec au choix soit des jours de le semaine, soit un nombre de jours entre deux régénérations. Ce mode simple et économique, ne peut pas s'adapter à des consommations très variables, mais permet de programmer les régénérations à une heure de soutirage faible ou nulle.

Volumétrique : dans ce mode, un compteur d'eau enregistre les consommations et déclenche une régénération lorsque le cycle est épuisé. S'il a l'avantage de bien s'adapter à des consommations très variables, ce mode présente l'inconvénient de toujours déclencher une régénération même lors d'un soutirage.

Volumétrique anticipé : ce mode associe une horloge qui fixe une heure possible pour une régénération (par exemple 1h du matin pour éviter que les usagers ne disposent pas d'eau adoucie en journée) et un compteur qui active la fonction de l'horloge lorsque le cycle a été réellement utilisé. Ce mode permet de faire des régénérations retardées (systèmes électromécaniques) ou mieux anticipées (systèmes électroniques) qui permet aussi de déclencher des régénérations anticipées après comparaison entre le volume d'eau restant disponible et la consommation moyenne statistique du jour qui va suivre.

 

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Le coffret électronique enregistre les consommations de chaque jour de la semaine grâce à sa turbine de décomptage à impulsions. Il en effectue les moyennes jour après jour et les garde en mémoire. Il vérifie chaque jour à l'heure choisie pour la régénération si l'autonomie restant est suffisante pour assurer les besoins en eau de la journée suivante et régénère uniquement si nécessaire.

 

Entretien / Maintenance d'un adoucisseur

Pour le bon fonctionnement de votre adoucisseur et pour que celui-ci vous apporte tout le confort et la sécurité possible, il est important d’assurer un entretien régulier. En effet, certains composants sont appelés à subir un vieillissement normal inhérent au fonctionnement de l’appareil. Ces composants appelés aussi pièces de fonctionnement et/ou d’usure doivent être remplacés par un professionnel spécialiste du traitement de l’eau, qualifié et habilité à effectuer cette opération. La fréquence de remplacement est déterminée suivant les conditions d’installation et de fonctionnement du matériel.

En outre, les résines utilisées dans les adoucisseurs sont sensibles aux corps étrangers dans l’eau tels que les sables, boues, limons, oxydes ferriques,...mais aussi aux micro-organismes (bactéries, virus, etc...). Ainsi, au fil du temps, et du passage de l’eau, les résines se colmatent diminuant le rendement de votre adoucisseur. Les régénérations habituelles, le saumurage ou les rinçages classiques ne peuvent empêcher ce phénomène d’encrassement.

Enfin, pour prévenir les risques de proliférations microbiologiques indésirables, l'adoucisseur doit être désinfecté régulièrement (par exemple en profitant d'un rechargement du bac à sel) pour mettre en asepsie l’installation d’adoucissement. 

  • Environ une fois par mois : vérifier régulièrement le niveau de sel dans le bac (qui doit être au minimum à 1/3 de la hauteur du bac).
  • Régulièrement : contrôler la dureté (TH) de l'eau en amont (toute variation de + ou - 10% de la dureté de l'eau à traiter doit être prise en compte afin de revoir éventuellement les réglages de l'appareil), contrôler la dureté en aval de l'appareil, contrôler la dureté de l'eau mitigée et corriger le réglage du dispositif de mitigation si nécessaire. Pour le contrôle de la dureté TH, nous pouvons vous proposer des kits TH permettant d'effectuer facilement ces analyses de dureté.
  • Tous les 6 mois ou plus fréquemment si nécessaire : vérifier l'état d'encrassement de votre filtre de protection installé en amont de votre adoucisseur. Remplacer la cartouche ou rincer la toile filtrante si nécessaire.
  • Tous les 6 mois ou en cas de non-utilisation prolongée : il est conseillé de nettoyer les résines de votre adoucisseur en utilisant par exemple un produit de nettoyage Permo Stericlean (ou Cillit Resinet), ou de l'eau de javel (bien respecter les doses indiquées dans le manuel utilisateur) pour une mise en asepsie.
  • Tous les ans : effectuer un entretien complet de l'adoucisseur, de préférence par un spécialiste du traitement de l’eau, avec examen visuel de l’appareil afin de déterminer l’état des raccordements, des connectiques, de l’affichage, etc…

 

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[ commentaire de Catherine GRIENEISEN le 06-03-2012 | travaux : Installation chauffage central + Chaudière Viessmann ]
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Bonjour et merci de la réactivité d'intervention !
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