Perte de charge linéaire d'une canalisation
Courbes calculées par Colebrook-White avec la rugosité du tube, pour le fluide et la température saisis : les mêmes valeurs que le tableau.
Remplissez l'une des deux options pour calculer :
Renseignez la longueur pour obtenir la perte de charge totale (J × L) en plus de la perte unitaire.
Perte de charge linéaire par diamètre commercial, calculée par Darcy-Weisbach et Colebrook-White avec la rugosité réelle du tube, et contrôle des vitesses maximales de la NBN EN 806-3.
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Calculer la perte de charge linéaire d'une canalisation
En plomberie, la conception d'un réseau de distribution d'eau passe par une maîtrise des pertes de charge. Elles représentent la diminution de la pression de l'eau due aux frottements dans les canalisations : plus le tube est long, étroit ou rugueux, et plus l'eau circule vite, plus la pression chute entre le compteur et le point de puisage. Cet outil donne, pour chaque diamètre commercial du matériau choisi, la vitesse et la perte de charge par mètre, et repère le plus petit diamètre qui respecte la vitesse maximale de la NBN EN 806-3.
La base : Darcy-Weisbach et Colebrook-White
La perte de charge linéaire J se calcule par l'équation de Darcy-Weisbach, qui fait intervenir un coefficient de frottement λ. En régime turbulent, ce coefficient est donné par l'équation de Colebrook-White, qui tient compte de la rugosité réelle de la paroi et du nombre de Reynolds :
Darcy-Weisbach — perte de charge par mètre
J : perte de charge linéaire (Pa/m) · λ : coefficient de frottement (sans unité) · ρ : masse volumique (kg/m³) · V : vitesse (m/s) · D : diamètre intérieur (m)
Colebrook-White — coefficient de frottement
ε : rugosité absolue de la paroi (m) · D : diamètre intérieur (m) · Re = ρ × V × D / μ : nombre de Reynolds. Équation implicite en λ, résolue par dichotomie ; en régime laminaire (Re ≤ 2 300), λ = 64/Re. La constante s'écrit 3,7 ou 3,71 selon les ouvrages : l'écart sur λ reste inférieur à 0,1 %.
La rugosité dépend du matériau : c'est elle qui fait qu'un tube multicouche perd moins qu'un tube acier de même diamètre intérieur. L'outil applique la rugosité du matériau choisi :
| Matériau | Rugosité k (mm) | Usage courant |
|---|---|---|
| Tube acier | 0,10 à 0,15 | Colonnes techniques, réseaux anciens ; sensible à la corrosion et à l'entartrage |
| Tube fonte | 0,25 | Réseaux anciens ou enterrés ; rugosité la plus élevée du catalogue |
| Tube cuivre | 0,01 | Distribution sanitaire traditionnelle ; paroi lisse |
| PE-X | 0,007 | Distribution en pieuvre depuis un collecteur ; très lisse |
| PP PN16 | 0,007 | Colonnes et distribution en polypropylène |
| Multicouche | 0,0004 à 0,007 | Selon fabricant ; parmi les parois les plus lisses du marché |
Méthode de calcul pas à pas, avec exemple
- Déterminez la vitesse V à partir du débit du tronçon et de la section intérieure du tube : V = Q / S, avec S = π × D² / 4. Le calculateur fait cette conversion pour tous les diamètres du matériau choisi.
- Vérifiez la vitesse : elle doit rester sous le maximum de la NBN EN 806-3 (voir ci-dessous), sinon prenez le diamètre supérieur.
- Calculez λ puis J par Colebrook-White et Darcy-Weisbach, avec la rugosité du tube et les propriétés du fluide à sa température.
- Multipliez par la longueur du tronçon : ΔP = J × L, puis ajoutez les pertes singulières et celles des appareils pour obtenir la perte de charge totale du parcours.
Exemple : 1,2 m³/h d'eau à 10 °C dans une conduite collective en cuivre. Le tube 15 × 1,0 donnerait 2,51 m/s, au-delà des 2 m/s admis : on retient le 18 × 1,0 (Ø intérieur 16 mm), où l'eau circule à 1,66 m/s. La perte de charge vaut J ≈ 2 330 Pa/m (environ 237 mmCE/m), soit 0,28 bar sur 12 m. Pour une conduite qui ne dessert qu'un appareil, la limite de 4 m/s admettrait le 15 × 1,0 (2,51 m/s).
Vitesses maximales de la NBN EN 806-3
La vitesse de l'eau ne doit pas être trop élevée : au-delà, elle génère du bruit, des coups de bélier et une érosion des parois. Les tableaux de diamètres de la NBN EN 806-3 reposent sur deux plafonds :
- 2,0 m/s dans les conduites collectives, les colonnes montantes et les conduites d'étage ;
- 4,0 m/s dans une conduite individuelle, qui n'alimente qu'un seul appareil.
La norme ne fixe pas de vitesse minimale. Mais un diamètre trop généreux allonge le temps de séjour de l'eau, et les prescriptions techniques de Belgaqua demandent d'éviter la stagnation de l'eau potable (article 8). Le tableau de résultats surligne donc le plus petit diamètre admissible, qui est aussi le plus économique. Sur un circuit de chauffage ou d'eau glacée, où l'enjeu est la consommation du circulateur, Bruxelles Environnement recommande des vitesses plus basses et une perte de charge de 50 à 100 Pa/m.
Ne pas oublier : pertes singulières et appareils
La perte de charge linéaire J × L ne représente qu'une partie de la chute de pression totale. Il faut y ajouter les pertes de charge singulières des coudes, tés, réductions, vannes et clapets, évaluées par coefficients ζ (ΔP = ζ × ρV²/2) ou par longueurs équivalentes, et la perte propre des appareils traversés : compteur, clapet anti-retour EA imposé à l'entrée de l'installation, réducteur de pression, adoucisseur, filtre (valeurs des fabricants). Pour les chiffrer, utilisez nos outils Pertes de charge singulières et Perte de charge totale d'un réseau.
Comment ce calcul est vérifié
Le moteur de cet outil est couvert par une suite de 20 tests automatisés, adossés à des références externes plutôt qu'à ses propres sorties.
- Colebrook est résolu une seconde fois, indépendamment du moteur. Sur le cuivre, l'acier, le PE-X et la fonte, les deux résolutions donnent la même perte de charge à 0,5 % près.
- Deux formules publiées servent de contrôle. L'approximation de Swamee et Jain (1976) retrouve la perte de charge de l'acier à moins de 2 %. En écoulement laminaire, celui d'un glycol froid à faible débit, la loi de Hagen-Poiseuille est retrouvée à moins de 3 %.
- L'exemple chiffré de cette page est recalculé à chaque test, vitesse et perte de charge comprises. Le tube retenu est bien le plus petit diamètre qui reste sous 2 m/s.
- L'abaque affiche les valeurs du tableau. Chaque point des courbes est contrôlé contre le calcul du tableau, et le repère de vitesse tombe exactement à 2 ou 4 m/s.
- Les saisies incomplètes ne produisent aucun tableau. Une température, un fluide ou un débit manquant, une rugosité nulle ou négative : l'outil n'affiche rien plutôt qu'une colonne de zéros.
Références
- NBN EN 806-3:2006 — Spécifications techniques relatives aux installations d'eau destinée à la consommation humaine à l'intérieur des bâtiments, partie 3 : dimensionnement, méthode simplifiée. Source des vitesses maximales de 2 et 4 m/s et de la pression d'écoulement minimale de 100 kPa. Fiche Buildwise.
- Buildwise (B. Bleys), « Dimensionnement des conduites d'eau dans les installations sanitaires », CSTC-Contact 2020/6 : démarche complète (débits de pointe, pression disponible, tracé le plus défavorable).
- Belgaqua, Prescriptions techniques — Installations intérieures, répertoire 2025, article 8 (stagnation de l'eau potable) et article 5 (clapet EA à l'entrée de l'installation).
- Bruxelles Environnement, Guide Bâtiment Durable — « Dimensionner les conduites pour diminuer les pertes de charge », mise à jour du 2 avril 2019 (circuits de chauffage et de refroidissement).
- C. F. Colebrook, « Turbulent flow in pipes, with particular reference to the transition region between the smooth and rough pipe laws », Journal of the Institution of Civil Engineers, 1939.
- L. F. Moody, « Friction factors for pipe flow », Transactions of the ASME, vol. 66, 1944.
- P. K. Swamee, A. K. Jain, « Explicit equations for pipe-flow problems », Journal of the Hydraulics Division (ASCE), vol. 102, 1976.
- CRC Handbook of Chemistry and Physics : masse volumique et viscosité dynamique de l'eau et des mélanges glycolés.
- Pertes linéiques uniquement. Coudes, tés, vannes, clapets et appareils traversés ne sont pas comptés. Utilisez Pertes de charge singulières pour les chiffrer, ou Perte de charge totale pour traiter un réseau entier.
- Un tronçon à débit constant. L'outil ne fait pas le bilan de pression du parcours : la pression disponible au compteur (communiquée par le distributeur d'eau), la hauteur géométrique et les 100 kPa à garantir au point de puisage restent à vérifier.
- Le débit du tronçon est une donnée. L'outil ne calcule pas de débit de pointe à partir des appareils raccordés : pour cela, utilisez l'outil d'alimentation en eau froide et chaude.
- Pas de vitesse minimale. La NBN EN 806-3 n'en fixe pas ; seul le plafond de 2 ou 4 m/s est contrôlé.
- Rugosités de tubes en service courant. Sur un réseau très entartré ou corrodé, la rugosité réelle peut être bien plus forte : saisissez-la dans le champ de rugosité personnalisée.
- Fluides glycolés à 35 ou 40 % uniquement, d'après les tables de propriétés. Les vitesses maximales de la NBN EN 806-3 visent l'eau potable : sur un circuit de chauffage, appliquez vos propres repères.
- Entre Re = 2 300 et 4 000, le régime est instable et le coefficient de frottement est interpolé entre les deux bornes : la valeur affichée est un ordre de grandeur.
Questions fréquentes (FAQ)
Pour aller plus loin