Coefficient de débit (Kv) et Perte de charge

Introduction au KV Vanne

Le coefficient Kv résulte de la relation entre le débit et les pertes de charge générées lorsque le liquide traverse la vanne. Kv est défini comme la quantité d'eau (exprimée en m3/h) qui provoque une chute de pression de 1 bar au travers de cette vanne. La valeur du coefficient Kv est toujours fournie par le fabricant de la vanne.

Parfois, il est écrit Kvs au lieu de Kv car un élément ayant un organe en mouvement peut avoir plusieurs valeurs de Kv en fonction de la position. A l'inverse, des éléments sans organe en mouvement (par exemple un filtre, une vanne ouverte/fermée) possèdent qu'une valeur de de Kv.

La formule utilisée pour déterminer la valeur Kv, reliant la chute de pression au débit, est Kv = Q / √ΔP, où :

• Q (m3/h) est le débit
• ΔP (bar) est la chute de pression entre l'entrée et la sortie de la vanne.

Explications de la méthode de calul

Intérêt du Kv dans le dimensionnement

Le coefficient Kv est un élément essentiel pour le dimensionnement des installations sanitaires. Il permet de déterminer la capacité d'une vanne à réguler le débit d'eau en fonction de la pression. En connaissant la valeur de Kv, il est possible de calculer la perte de charge générée par la vanne et de s'assurer que le débit d'eau est suffisant pour répondre aux besoins de l'installation.

Ces pertes de charges sont prises en compte dans, par exemple, le calcul de la hauteur manométrique totale (HMT) d'une pompe, ou élévation manométrique totale (EMT)

La valeur de Kv est également utilisée pour déterminer la consommation d'énergie d'une installation, en particulier pour les pompes et les vannes. En effet, plus un élément engendre de la perte de charge, plus il faudra d'énergie (ou HMT grande) pour compenser. A débit égal, le KV permet de choisir entre deux vannes.

Perte de pression dans une vanne

La chute de pression est parfois appelé perte de charge et elle correspond à la différence de pression entre l'entrée et la sortie d'un dispositif. Toutes les valeurs étant liées, cette perte de pression est donc une perte d'énergie qu'il faudra compenser. Les principales causes de ces pertes sont les frottements, les singulatité (géométrie), la viscosité du fluide et la nature de l'écoulement?

Dans les cas pratiques, de fortes pertes charges diminuent le débit en sortie de l'installation ou la hauteur totale accessible (si la puissance en entrée n'est pas modifiée). Un fluide commence son chemin dans l'installation avec une certaine puissance (liée à la pression et au débit), au fur et à mesure des obstacles, il perd de l'énergie. Un fluide sans énergie ne pourra plus se déplacer, soit vers le haut (énergie potentielle) soit horizontalement (énergie cinétique).

KV, Nombre de Reynolds et élément simple

Le KV est un ratio permettant de lier le début et la perte de charge. Ainsi, on pourrait se dire qu'il est possible de calculer un KV de n'importe quel élément hydraulique, par exemple un coude. Cependant, le KV est un coefficient donné par un constructeur dans des conditions bien précises. En effet, dans le cas d'un tuyau ou d'un coude, le débit aura une influence directe sur le comportement du fluide (et donc sur le nombre de Reynolds). Et selon la valeur du nombre de Reynold, la formule de calcul de la perte de charge ne sera pas la même.

Ainsi, le KV est un coefficient propre à un élément hydraulique donné, il pourrait sans doute être calculé, mais il est plus simple de le trouver dans les abaques des constructeurs.

Différence entre la valeur Cv et le coefficient Kv

Les termes étant proches, il est important de bien les distinguer. Le coefficient Cv et le coefficient Kv représentent le même phénomènes, mais dans des unités différents. Le coefficient Cv est donc exprimé en gallons par minute (GPM) et le coefficient Kv est exprimé en mètres cubes par heure (m3/h).

Comme il s'agit de la même grandeur dans des unités différentes, il est possible de convertir l'un en l'autre :

Cv = 1.165 x Kv

Kv = 0.857 x Cv

Références & Ressources