Brevet FR3005742A1 — publié le 20141121

Procédé et système de régulation du TAC de l'eau d'un bassin La présente invention concerne le domaine de la régulation de la qualité de l'eau, en particulier dans une piscine. Elle concerne plus particulièrement un procédé et un système de régulation du Titre Alcalimétrique Complet (TAC) de l'eau d'un bassin. Le TAC reflète un paramètre connu sous le terme de « alcalinité » de l'eau. L'alcalinité représente la teneur en ions hydroxyde OH-, ions carbonate CO3--, et ions hydrogénocarbonates HCO3-. L'alcalinité reflète le pouvoir tampon de l'eau, c'est à dire sa capacité à empêcher les fluctuations du pH. Ce paramètre est donc très important à maitriser. Si l'alcalinité est trop faible, le pH sera très fluctuant. Si l'alcalinité est trop élevée, le pH sera difficile à corriger. Idéalement l'alcalinité doit se situer entre 10 et 20°f, et le pH entre 6,9 et 8,2. Ils doivent être corrigés à l'aide de produits adaptés. La qualité physique de l'eau d'une piscine s'apprécie classiquement en fonction de trois paramètres : le TH, ou Titre Hydrotimétrique, mesurant la dureté de l'eau, en particulier la teneur globale en sels de calcium et de magnésium, le pH ou potentiel Hydrogène, mesurant l'acidité de l'eau, et le TAC mesurant l'alcalinité. Pour garantir une bonne qualité tout au long de la saison (de mai à octobre environ pour les piscines extérieures mais tout au long de l'année pour les piscines intérieures), il est nécessaire de contrôler et d'ajuster la valeur de ces paramètres. Le TH variant peu sur une saison, il suffit généralement pour celui-ci de réaliser un équilibrage manuel en début de saison. Il convient qu'il soit compris entre 10 et 30°f. En revanche pour le TAC et le pH, des ajustements bien plus fréquents durant la saison sont nécessaires. Ces interventions peuvent être réalisées de manière manuelle, par exemple pour le pH selon un procédé comme suit : il faut prélever de l'eau, la faire réagir avec des substances chimiques (indicateurs colorés) qui permettent d'estimer le pH par rapport à une échelle colorimétrique fournie avec les réactifs. On peut également utiliser une sonde pH qui fournit directement la valeur recherchée ou bien un photomètre. En fonction de la valeur de pH mesurée, comparée à de la valeur de consigne, on calcule la quantité de produit « pH+ » ou « pH- » à verser dans le bassin pour obtenir le pH de consigne. Après l'opération, on vérifie le pH obtenu, que l'on corrige de nouveau si nécessaire. Pour le TAC, on prélève de l'eau que l'on fait réagir avec des substances chimiques (indicateurs colorés) qui permettent d'estimer le TAC par rapport à une échelle colorimétrique fournie avec les réactifs. En fonction de la valeur de TAC mesurée, comparée à 0 la valeur de consigne, on calcule la quantité de produit à verser dans le bassin pour obtenir le TAC de consigne. Après l'opération, on vérifie le TAC obtenu, que l'on corrige de nouveau si nécessaire. Cela nécessite des manipulations fastidieuses, souvent coûteuses et/ou peu précises. Il existe donc un besoin de régulation automatique de ces deux paramètres. Il existe des systèmes de mesure et de régulation automatiques du pH, composés d'une sonde pH, d'un régulateur et d'une pompe doseuse, permettant d'automatiser le processus décrit ci-dessus. Le pH est mesuré en continu par une sonde. Un régulateur analyse en permanence la différence entre le pH mesuré et le pH de consigne de manière à commander la pompe doseuse, qui injecte alors du produit « pH+ » ou « pH- » selon les caractéristiques des eaux de remplissage de manière à ce que le pH reste constamment dans un intervalle prédéterminé autour de la valeur de consigne. Néanmoins une telle technique ne fonctionne pas pour le TAC, en particulier il n'existe aucune sonde permettant de mesurer le TAC en continu. Or les solutions manuelles nécessitent du temps et de la main d'ceuvre spécialisée qui coûte cher. De plus, souvent les particuliers ou les professionnels réalisant ces opérations sont insuffisamment formés, ce qui conduit à une mise en oeuvre approximative. Cela donne une mauvaise réalisation ou interprétation des résultats, un manque de précision des adaptations réalisées, et souvent une fréquence d'intervention trop faible. Les conséquences d'un déséquilibre de l'eau peuvent être particulièrement graves, tant au niveau technique que financier ou judiciaire. Par exemple une eau agressive, avec un TAC trop faible peut être à l'origine d'un grand nombre de sinistres irréversibles pour les revêtements de piscines. En outre les propriétaires de piscines souhaitent en général s'en occuper le moins possible, tout en limitant les charges d'entretien. Cependant, même si la régulation automatique du pH constitue une avancée significative, elle représente une solution incomplète, car elle ne permet pas de régulation automatique du TAC, qui doit toujours être mesuré et réglé de manière manuelle, et ce, en amont de la régulation du pH. La présente invention a pour but de pallier au moins en partie à ces inconvénients. A cet effet elle propose un procédé automatique de régulation de la qualité de l'eau d'un bassin, en particulier un bassin de piscine, comportant les étapes suivantes : - mesure du pH et de la température - mesure de la concentration de CO2 dissous - calcul du TAC en fonction du pH, de la température et de la concentration de CO2 dissous - détermination des types et des quantités de solutions de correction à injecter, - injection desdites solutions de correction. Grâce à ces dispositions, il devient possible de réguler automatiquement à la fois le pH et le TAC, sans aucune intervention manuelle. La régulation en devient plus fiable. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, lesdites solutions de correction peuvent être uniquement une solution pH- ou pH+ apte à diminuer ou augmenter le pH de la solution, et une solution TAC+ apte à augmenter la valeur du TAC de la solution, permettant ainsi la régulation des deux paramètres en + et en - avec seulement deux solution de correction. La présente invention concerne également un système de régulation de la qualité de l'eau d'un bassin, en particulier un bassin de piscine, spécialement conçu pour mettre en oeuvre un procédé selon l'invention, comportant une sonde de pH, une sonde de température, des bacs de solutions de correction et un moyen d'injection de solutions de correction. Ce système est particulier en ce qu'il comporte en outre une sonde de CO2 dissous et un régulateur configuré pour calculer le Titre Alcalimétrique Complet à partir du pH, de la température et de la concentration de CO2 dissous, et pour déterminer les types et les quantités de solutions de correction à injecter. Grâce à ces dispositions, il devient possible de réguler automatiquement à la fois le pH et le TAC, sans aucune intervention manuelle. La régulation en devient plus fiable. Selon d'autres caractéristiques : - lesdites solutions de correction peuvent être uniquement une solution pH+ ou pH- apte à augmenter ou diminuer le pH de la solution, et une solution TAC+ apte à augmenter la valeur du TAC de la solution, permettant ainsi la régulation des deux paramètres en + et en - avec seulement deux solution de correction, - ledit système peut comprendre en outre un moyen de mesure du Titre Hydrotimétrique, permettant ainsi une évaluation du pH équivalent de l'eau, - ledit système peut comprendre en outre une sonde redox ou ampérométrique, permettant d'optimiser et de gérer la désinfection de l'eau. L'avantage de la présente invention consiste en particulier en ce qu'elle permet d'automatiser la régulation à la fois du pH et du TAC, et donc d'en améliorer la qualité au jour le jour, étant donné qu'on s'affranchit alors des erreurs dus à l'intervention manuelle. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit faite en référence aux figures annexées dans lesquelles - La figure 1 est une vue schématique d'une installation selon l'invention, Le dispositif selon l'invention comporte une sonde pH (1), une sonde CO2 (2) et une sonde de température 3 disposées sur un porte sonde 4 ou une chambre d'analyse, placé sur le circuit 12 de refoulements d'un bassin, par exemple une piscine individuelle ou collective. Le bassin peut également être un aquarium ou toute autre réserve d'eau dont la qualité doit être surveillée et gérée. Une flèche F donne le sens de circulation de l'eau. Les trois sondes 1, 2, 3 sont reliées par un câblage à un calculateur 5 disposé dans un régulateur 6. La sonde pH (1) effectue une mesure de potentiel hydrogène, ou de concentration en H+ ou H30+, la sonde CO2 (2) effectue une mesure du CO2 dissous, et la sonde de température 3 relève la température de la solution à surveiller et gérer. Pour obtenir une valeur du Titre Alcalimétrique Complet, ou TAC, le calculateur utilise les trois mesures relevées. Le TAC est constitué de la somme des concentrations en OH-, CO3--, et HCO3-. La concentration en CO3-- est négligeable dans les conditions normales de l'eau d'une piscine ou autres bassins d'eau. Il est possible de la calculer d'une manière similaire à la méthode exposée ci-dessous pour le calcul de la concentration en ions bicarbonates, cela rend néanmoins les calculs plus compliqués pour un effet tout à fait négligeable. La sonde de pH (1) donne la concentration en ions H+. On peut en déduire aisément la concentration en ions OH-, par l'équation de l'équilibre de l'eau, corrigée éventuellement par la température, dont on dispose également. La sonde CO2 (2) donne la concentration en gaz CO2 dissous. L'équation de l'équilibre entre le CO2 dissous et les ions bicarbonate HCO3-, avec un PKa de 6,35 corrigé éventuellement du fait de la température, permet d'obtenir la concentration en ions bicarbonate HCO3-. Le tableau ci-après donne des exemples de valeurs de CO2 dissous, en fonction du pH (colonnes) et du TAC (lignes), pour une température donnée. PH 6,8 7 7,2 7,4 8 TAC 5,4 14 9 6 4 0,9 7 19 12 8 5 1,2 9 23 15 9 6 1,5 11 28 18 11 7 1,8 14,3 37 24 15 9 2,4 18 47 30 19 12 3 La valeur du TAC peut donc être calculée à partir des trois mesures, de température, de pH et de CO2. Par exemple en mesurant un pH de 7,4 et une concentration de CO2 dissous de 7, on peut en déduire une valeur du TAC de 11. Des interpolations linéaires peuvent être faites en première approximation entre les valeurs du tableau. Mais le calculateur peut aussi effectuer des calculs plus précis par des formules adaptées. En conséquence le dispositif de régulation selon l'invention, avec une sonde de pH (1), une sonde de CO2 (2) et une sonde de température 3 permet de contrôler et gérer à la fois le pH et le TAC. La gestion de l'eau d'un bassin est donc effectuée de la manière suivante. Le réglage du TH est effectué de manière manuelle en début de saison. On choisira une valeur de consigne pour le TH entre 30 et 10°f. Le régulateur 6 en charge de la commande du dispositif selon l'invention commence par réguler le pH, comme un régulateur de pH connu. Grâce à la sonde pH (1) et à une pompe doseuse 7 reliée à de stockage 8 de produits pH+ il asservit le pH du milieu au pH de consigne fixé par l'utilisateur. L'intervalle de valeurs de pH garantissant une bonne qualité de l'eau se trouve entre 6,9 et 8,2. Le régulateur 6 effectue ensuite le calcul de la valeur du TAC, et utilise cette valeur pour asservir la pompe doseuse 7 reliée à un bac de stockage 8 de produit TAC+, produit spécialement adapté pour pouvoir être ajouté à l'eau de la piscine ou du bassin et de produire l'effet d'augmenter le TAC sans perturber cette eau par ailleurs. Des temporisations sont associées à ces pompes doseuses 7 pour les faire fonctionner pendant une durée adaptée à la quantité d'eau à traiter. On obtient ainsi la valeur de TAC de consigne fixée par l'utilisateur, qui doit généralement se trouver entre 10 et 20°f. A titre d'exemple, on peut fixer une valeur du TH à 25°f, le PH à 7,5 et le TAC à 10°f pour obtenir une eau bien équilibrée. Les solutions de correction (pH+, pH-, TAC+) à injecter seront pompées par les pompes doseuses 7 dans les bacs de stockage 8, et dirigées jusqu'au réseau de refoulement du bassin par des tubes pvc de faible diamètre. L'injection des solutions est réalisée par des injecteurs 9 fixés sur un collier de prise en charge ou un porte injecteur 10, en aval des sondes 1, 2, 3 par rapport au sens de circulation de l'eau (F). Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, on effectue les corrections uniquement avec deux solutions de correction, une première, selon les régions d'utilisation conçue soit pour diminuer le pH, soit pour l'augmenter, l'autre pour augmenter le TAC. En effet selon les régions, l'eau de renouvellement de la piscine présente soit un pH trop faible, soit un pH trop fort. Le TAC est très généralement trop faible, et il convient de l'augmenter. Les ajustements sont donc toujours dans le même sens. Il est donc possible d'effectuer l'ensemble des corrections juste avec deux solutions de correction. Le régulateur peut comporter un afficheur digital 11, permettant d'afficher les valeurs mesurées, et ainsi d'informer l'utilisateur de l'état de l'eau. En utilisant en complément la valeur du TH contrôlé manuellement mais néanmoins connu du fait qu'on sait qu'il est très peu variable au cours d'une saison, on peut alors calculer le pHé, ou pH d'équilibre, qui est la valeur du pH correspondant à un équilibre calco-carbonique parfait où l'eau n'est ni agressive ni entartrante. En associant le dispositif selon l'invention à une sonde de potentiel redox, ou encore à une sonde de mesure du chlore total, on peut également optimiser et gérer la désinfection de l'eau. En couplant le régulateur à un système de traitement par électrolyse, on peut réguler l'alcalinité de l'eau tout en augmentant la longévité des cellules de traitement. Bien que l'invention ait été décrite selon un mode de réalisation particulier, elle n'y est nullement limitée, et des variantes peuvent y être apportées, ainsi que des combinaisons des variantes décrites, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS1. Procédé automatique de régulation de la qualité de l'eau d'un bassin, en particulier un bassin de piscine, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - mesure du pH et de la température - mesure de la concentration de CO2 dissous - calcul du TAC en fonction du pH, de la température et de la concentration de CO2 dissous - détermination des types et des quantités de solutions de correction à injecter, - injection desdites solutions de correction. 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel lesdites solutions de correction sont uniquement d'une part une solution pH- apte à diminuer le pH ou une solution pH+ apte à augmenter le pH, et d'autre part une solution TAC+ apte à augmenter la valeur du TAC de l'eau dudit bassin. 3. Système de régulation de la qualité de l'eau d'un bassin, en particulier un bassin de piscine, spécialement conçu pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une des revendications précédentes, comportant une sonde de pH (1), une sonde de température (3), des bacs (8) de solutions de correction et un moyen d'injection (9, 10) des solutions de correction, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une sonde de CO2 dissous (2) et un régulateur (6) configuré pour calculer le Titre Alcalimétrique Complet à partir du pH, de la température et de la concentration de CO2 dissous, et pour déterminer les types et les quantités de solutions de correction à injecter. 4. Système selon la revendication précédente dans lequel lesdites solutions de correction sont uniquement d'une part une solution pH- apte à diminuer le pH ou une solution pH+ apte à augmenter le pH, et une solution TAC+ apte à augmenter la valeur du TAC de l'eau dudit bassin. 5. Système selon l'une des revendications 3 ou 4 comprenant en outre un moyen de mesure du Titre Hydrotimétrique. 6. Système selon l'une des revendications 3 à 5, comprenant en outre une sonde redox ou ampérométrique.