Améliorer l'installation de chauffage central à eau chaude Archives

Moderniser une chaufferie existante en associant une chaudière à condensation et un cogénérateur

Intérêt énergétique, environnemental et financier

Pour rappel, que ce soit en rénovation ou en conception, la cogénération est juste là pour produire un maximum d’énergie thermique et électrique locale sur base d’un profil de chaleur. L’appoint en chauffage, via des chaudières à condensation par exemple, n’est là que pour :

Donner un « coup de pouce » en termes de puissance pendant les périodes froides ;
Prendre le relai en mi-saison lorsqu’on décide de ne pas faire fonctionner la cogénération ;
Palier à une défectuosité de la cogénération.

Scénario de départ

Le gestionnaire d’un parc immobilier décide de remplacer une des deux chaudières d’un bâtiment. Il pense naturellement à une chaudière à condensation. Mais aurait-il un intérêt à investir aussi dans une cogénération ?

Avant de se lancer dans une entreprise d’association d’une cogénération avec une ou plusieurs chaudières à condensation, il est impératif de savoir s’il existe un intérêt énergétique, environnemental et financier réel à les associer. En d’autres termes :
Vaut-il mieux se contenter :

De remplacer les anciennes chaudières par des chaudières à condensation et d’optimiser l’installation tant au niveau hydraulique qu’au niveau de la régulation du système de chauffage, et ce dans le but d’optimiser uniquement le rendement saisonnier de la chaufferie ?
De continuer à « importer » de l’électricité à partir du réseau ??

Ou faut-il viser directement l’association des chaudières avec un cogénérateur en considérant que sur site :

La cogénération consomme plus de combustible pour chauffer le bâtiment et produire de l’électricité en local ?
Les chaudières consomment un solde de combustible lorsque la cogénération ne « tourne pas » ?
Le réseau fournit le solde de besoin d’électricité ?

En se lançant dans l’aventure de la cogénération, il faut bien être conscient qu’un cogénérateur doit tourner un maximum de temps et la ou les chaudières classiques ou à condensation doivent être considérées comme un appoint à la cogénération.

Dans ce qui suit, on tente d’y répondre par l’utilisation du logiciel d’étude de pertinence de cogénération de la Région Wallonne CogenSim (version 3.11 ; 2011) :

Simulation

Le postula de départ est qu’une étude de faisabilité d’installation d’une cogénération a démontré un intérêt énergétique, environnemental et financier intéressant.

On utilisera CogenSim comme logiciel de simulation. Comme point de départ les données suivantes sont nécessaires :

Le profil de chaleur est mesuré sur place pendant au moins 2 semaines complètes.
Le profil électrique obtenu sur base d’une analyse pertinente des enregistrements :
- réalisés sur site et synchronisés avec l’analyse thermique ;
- donnés par le fournisseur d’électricité.

Profil de puissance électrique quart horaire, profil électrique mensuel.

Profil de puissance électrique quart horaire, profil électrique hebdomadaire.

En partant du principe qu’une cogénération est dimensionnée pour assurer la base du profil de besoins de chaleur, le solde étant fourni par une chaudière, plus cette chaudière sera performante, plus importante sera la réduction des consommations énergétiques pour fournir ce solde.

Calculs

Pour plus de renseignements sur le calcul de rentabilité de l’association d’une cogénération avec une ou plusieurs chaudières à condensation.

Une manière d’y arriver est de simuler une cogénération associée à une chaudière dont le rendement saisonnier évolue de 80 à 99 %.

Y a-t-il un intérêt réel d’association ?

En préliminaire, il faut toutefois faire remarquer que le cas simulé dans la note de calcul est très favorable à l’investissement dans une cogénération. En effet, les profits des besoins de chaleur et d’électricité se complètent bien. Tous les projets ne sont pas toujours aussi favorables ! Par exemple, lorsque le besoin de chaleur est faible par rapport à la demande d’électricité, l’investissement dans une cogénération n’est pas toujours rentable.

A voir donc au cas par cas !

Concevoir

Pour plus de renseignements sur les cogénérateurs

Niveau énergétique

En partant du principe :

que pour les profils de chaleur et d’électricité mesurés précisément, l’étude précise de faisabilité du placement d’une cogénération est intéressante énergétiquement, environnementalement et financièrement parlant ;
que le remplacement d’au moins une chaudière existante est acquis ;

l’association d’une ou de plusieurs chaudières à condensation au cogénérateur est un plus énergétique comme le montre le graphique suivant :

Évolution des consommations en énergie primaire.

Niveau environnemental

La réduction des émissions de gaz à effet de serre est liée à la différence des consommations en énergie primaire de la nouvelle chaudière et du cogénérateur par rapport à celles de l’ancienne chaudière et de la centrale électrique. Dans le cas étudié dans la note de calcul , la réduction des émissions de CO₂ est effective même pour une cogénération au gaz et sera d’autant meilleure que le rendement des chaudières d’appoint sera élevé. On privilégiera donc les chaudières à condensation. Le bilan environnemental sera naturellement influencé par le type de combustible utilisé par la cogénération. En effet, le nombre de certificats verts octroyés (CV) sera d’autant plus important que le combustible sera renouvelable (bois, huile végétale, …).

Niveau financier

Quant au bilan financier, il est en général lié aux éléments principaux suivants :

aux coûts imputés aux consommations des différents combustibles et aux frais de maintenance ;
à l’investissement :
- dans l’installation de la cogénération et de la (des) chaudière(s) ;
- dans la modification du circuit hydraulique primaire ;
- dans l’adaptation de la régulation de la cascade cogénération/chaudière(s) ;
à l’octroi des primes et des certificats verts (CV) ;
à l’autoconsommation maximale de l’électricité produite par la cogénération (réduction de la facture électrique) ;
à la revente résiduelle d’électricité. Attention à ne pas devenir producteur d’électricité.

Le bilan financier est très variable. La rentabilité de la cogénération provient du gain engendré sur la facture électrique et les CV. Le premier gain est très important d’où l’importance d’auto consommer un maximum l’électricité produite par la cogénération pour maximiser la rentabilité de l’installation.

Aspect hydraulique et de régulation

Condition de cohabitation

On rappelle ici que la cogénération est maître dans l’association cogérateur(s)/chaudière(s). Ce qui signifie que, si l’étude de faisabilité de la cogénération a été réalisée correctement, elle doit fonctionner pendant une partie non négligeable de la saison de chauffe (un ordre de grandeur de 4 à 5 000 heures est courant pour une rentabilité acceptable). Tout dépend naturellement du profil de chaleur du bâtiment considéré. La cohabitation n’est effective que lorsque le besoin de chaleur est supérieur à la puissance de la cogénération.

Pour qu’une cogénération puisse cohabiter avec une ou plusieurs chaudières à condensation, il faut en même temps alimenter :

La chaudière à condensation avec un retour en chaufferie le plus froid possible (pour le gaz < 55 °C) ;
Le cogénérateur avec un retour dont la température n’est pas inférieure à 60 °C.

C’est à ce niveau que les aspects d’adaptation des circuits hydrauliques et de la régulation ainsi que la disposition des équipements de production, les uns par rapport aux autres, prennent toute leur importance.

Avant d’entamer un projet de grand « chambardement » au niveau de la chaufferie, il faut d’abord savoir si, en fonction des différents besoins de chaleur, on peut ramener un retour d’eau « froid » au niveau de la chaufferie. Pour être franc, c’est important, mais pas fondamental ! En effet, que la chaudière à condensation condense ou pas, en général son rendement est meilleur que celui d’une chaudière classique (les échangeurs des chaudières à condensation sont surdimensionnés). Mais il serait quand même dommage d’investir dans une technologie pointue pour ne pas ou peu l’exploiter !

Le retour froid en chaufferie est, entre autres, conditionné par le régime de température des émetteurs. Ce régime est déterminé en fonction de la charge thermique par déperdition au travers des parois et par in/exfiltration ainsi que la charge thermique par ventilation hygiénique des différents locaux du bâtiment :

> Pour un « bâtiment passoire », les besoins thermiques sont importants. Pour les contrecarrer, il est nécessaire de produire de la chaleur à haute température (régime 90-70 °C). En période froide, un retour à 70 °C ne permettra pas à la chaudière de condenser pleinement.

> Pour un bâtiment dont la performance de l’enveloppe a été améliorée (isolation des parois, remplacement de châssis à simple vitrage par des châssis à double vitrage à basse émissivité, placement de récupérateur de chaleur sur un système de ventilation à double flux, …), les régimes de température pourront avantageusement être revus à la baisse (régime 80-60 °C ou encore 70-50 °C).

Aspect hydraulique

Température de retour

Lorsqu’on peut envisager un retour froid au niveau de la chaufferie, il est souvent nécessaire de modifier le circuit (hydraulique des chaudières et de la distribution primaire). Vannes à 4 voies, bypass, …

En première approximation, on pourrait dire que si l’hydraulique permet de faire cohabiter une chaudière à condensation avec une chaudière classique à plus haute température, il n’y a pas de raison pour qu’elle ne puisse pas cohabiter avec une cogénération. En effet, les chaudières classiques et les cogénérations nécessitent un retour d’environ 60 °C minimum, et ce pour éviter justement la condensation des fumées de combustion qui leur est néfaste. À noter qu’une température de retour de 70 °C est un maximum.

Exemple de configuration hydraulique

L’exemple repris ici est une configuration parmi d’autres. En rénovation, c’est quasi du cas par cas. Il sera toujours nécessaire de faire appel à un bureau d’étude spécialisé maîtrisant à la fois les techniques liées à la cogénération et aux chaudières qu’elles soient traditionnelles ou à condensation.

Dans les chaufferies existantes d’un certain âge, on retrouve régulièrement la même configuration :

Deux chaudières traditionnelles à brûleur à deux allures travaillant sur sonde de température d’eau chaude de départ. Pour les chaudières plus récentes, elles pourraient être équipées d’un bruleur modulant piloté par une courbe de chauffe tout en prenant soin de ne pas atteindre la température de condensation dans l’échangeur.
Le collecteur est bouclé.
Deux pompes primaires en parallèle assurent le débit nominal.

Chaufferie existante : chaudières classiques.

Remplacement d’une chaudière existante par une chaudière à condensation et placement d’une cogénération.

En rénovation, on décide de remplacer une des chaudières traditionnelles par une chaudière à condensation. De plus, on décide d’y adjoindre une unité de cogénération.
Les modifications à apporter à l’hydraulique sont les suivantes :

L’hydraulique de la chaudière traditionnelle est modifiée : il est nécessaire de lui assurer un débit et une température de retour minimum. Une vanne 3 voies-mélangeuse et un circulateur permettent d’y arriver.

Le cogénérateur et son ballon tampon sont en tête de cascade. C’est lui qui fournit la chaleur en priorité via le ballon tampon en modulant de 60 à 100 % de sa puissance thermique. Certains constructeurs sont contre la modulation de puissance, car il est vrai qu’elle dégrade principalement le rendement électrique : on perd de l’ordre de 1 à 2 %. Cependant le fait d’essayer d’atteindre les 100 % en permanence risque de faire « pomper » la cogénération (marche/arrêt successifs) ; ce qui réduit la durée de vie de la cogénération. Sans rentrer dans les détails, on parvient à limiter cet effet par la présence d’un ballon tampon bien dimensionné et du contrôle de son taux de charge.
La chaudière à condensation est positionnée hydrauliquement pour amener un appoint à la cogénération si le besoin de chaleur dépasse la puissance nominale de la cogénération. La chaudière à condensation est équipée de deux retours permettant de différencier la haute et la basse température avant la dérivation vers l’ensemble ballon tampon/cogénérateur. La dérivation vers l’échangeur haute température passe d’abord vers l’installation de cogénération ; celle vers l’échangeur à condensation (basse température) est directe.
Le maintien des deux pompes primaires est inutile sachant que l’ancienne chaudière a maintenant son propre circulateur pour assurer la mise à température de son retour si nécessaire et que le ballon et la chaudière à condensation seront irrigués par les circulateurs secondaires. On notera toutefois que les circulateurs secondaires devront être remplacés de manière à adapter les débits et les hauteurs manométriques. Dans la même lignée, le bouclage sera supprimé. On restera toutefois attentif à ce que les circulateurs des circuits secondaires puissent assurer la prise en charge des pertes de charge du circuit primaire (collecteur principal, chaudière à condensation, …).
Attention que, dans le cas où le collecteur est éloigné, le bouclage de collecteur doit être maintenu, mais néanmoins « bridé » de manière à assurer, par un débit minimum, un maintien en température du collecteur. Il s’ensuit qu’une pompe à débit variable doit remplacer les deux pompes de circulation existantes.

Exemple de configuration hydraulique délicate

Le positionnement hydraulique de la cogénération par rapport aux chaudières a toute son importance. Sans y prendre garde, on peut vite arriver à des situations qui, après coup, deviennent ingérables tant au niveau de l’équilibrage hydraulique que de la régulation comme, par exemple, une cogénération qui se « repique » sur une réserve en bout du collecteur principal :

Remplacement d’une chaudière existante par une chaudière à condensation et placement d’une cogénération en bout de collecteur.

En rénovation l’installateur et le maître d’ouvrage seront tentés d’utiliser un départ/retour de réserve du collecteur pour installer la cogénération. En effet, cette configuration permet :

de s’en sortir à moindre coût au niveau de la modification de l’hydraulique de l’installation ;
de ne pas interrompre la production de chaleur. Par exemple lorsque les circuits de chauffage et d’ECS sont branchés sur le même collecteur et que l’ECS a un profil de puisage relativement continu (cas des hôpitaux).

Cette configuration est simple à mettre en œuvre, mais elle pose un certain nombre de problèmes difficiles à solutionner par la suite, à savoir :

des déséquilibres hydrauliques importants sont inévitables. On pourrait très bien se retrouver avec un « conflit » de production, les chaudières et certains circuits de distribution devenant émetteurs ou l’inverse ;
des problèmes de régulation de cascade comme par exemple le « pompage » de la cogénération.

Aspect régulation

La globalisation de la régulation tant au niveau de la cascade des chaudières que de la cogénération est primordiale. Dans des projets existants, on trouve trop souvent des cogénérateurs avec leur propre régulation qui viennent se « greffer » sur une cascade existante de chaudières, elles-mêmes avec leur propre système de régulation. Travailler avec un seul fabricant garantit la compatibilité.

Pour bien réguler l’ensemble de l’association chaudières classiques/chaudières à condensation/cogénérateur, on considérera l’ordre de priorité suivant :

Zone 1 : priorité à une chaudière à condensation pour les faibles besoins de mi-saison par exemple. C’est intéressant de faire fonctionner la chaudière à condensation à faible charge sachant que dans une plage de modulation de 10 à 50 % voire 60 %, ce type de chaudière est très performant au niveau énergétique.
Zone 2 : priorité au cogénérateur durant la saison de chauffe. Pendant cette période, il module entre 60 et 100 % de sa puissance thermique nominale. Suivant le profil de besoin, la quantité de démarrages peut être limitée, « ce qui lui sauve la vie ! » .
Zone 3 : le cogénérateur travaille à 100 % de son taux de charge et la chaudière à condensation module de 10 à 100 %. À noter toutefois que pour quelques heures par an, la seconde chaudière peut donner un appoint. = Zone 4.

Techniques

Pour plus de renseignements sur la régulation de l’association chaudières classiques/chaudière à condensation/ cogénérateur.

Posted By : 25 Sep, 2007

Exemple de réglage d’une courbe de chauffe

Voici un exemple de réglage d’une courbe de chauffe (réglage de la pente et du déplacement parallèle) dans 4 situations. Il se base sur la méthodologie de réglage décrite dans « Régulateurs climatiques et réglage des courbes de chauffe« .

Situation 1 – Premier réglage

Monsieur M. est responsable technique d’une institution située à Namur. L’installation de chauffage qu’il avait pour mission de gérer ne comprenait quasiment aucune régulation :

la chaudière était maintenue en permanence à température grâce à son aquastat,
seul le circuit de la façade sud est équipé d’une vanne trois voies manuelle

Installation avant rénovation.

Au plus fort de l’hiver, Monsieur M. réglait par expérience la température de la chaudière sur 80°C. En effet une température plus élevée engendrait l’apparition de plaintes de la part des occupants qui souffraient d’un excédent de chaleur.
Malheureusement, lorsque le soleil était présent, les locaux situés au sud étaient vite surchauffés.
Récemment, les responsables de l’institution ont décidé d’investir dans la régulation de l’installation.
Les circuits sont équipés de vannes mélangeuses avec servomoteur et sont régulés chacun au départ de leur propre sonde extérieure.

Installation après rénovation.

Il s’agit maintenant pour Monsieur M. de régler les courbes de chauffe de chaque régulateur.

1. Définir les besoins

> Pour l’hiver, Monsieur M. reprend les réglages qu’il appliquait avant rénovation au niveau de la chaudière :

T° extérieure de base = – 9°C (a)
T° maximale de l’eau = 80°C (b)

> Pour la saison chaude, Monsieur M. considère une valeur couramment reconnue dans nos régions :

T° extérieure de non chauffage = 15°C (c)
T° minimale de l’eau = 35°C (d)

2. Calcul de la pente

Pente = [(b) – (d)] / [(c) – (a)] = [80°-35°] / [15° – (- 9°)] = 1,9 (e)

3. Connaître le point pivot de base du régulateur

Le point pivot préréglé sur le régulateur est :

T° extérieure de non chauffage = 20°C (f)
T° minimale de l’eau = 20°C (g)

4. Calculer le déplacement parallèle

Température de l’eau pour une pente égale à 1,9, le point pivot de base du régulateur [20°, 20°] et une température de non chauffage égale à 15° = (g) + [(f) – (c)] x (e) = 20° + [20° – 15°] x 1,9 = 29,5 (h)
Déplacement parallèle = (d) – (h) = 35° – 29,5° = 5,5° (i).

Calculs

Déterminer votre propre réglage.

Situation 2 – Ajustement en mi-saison

Au printemps et en automne, les occupants des locaux nord se plaignent unanimement : il fait trop froid !

Monsieur M. décide donc de rehausser la température de l’eau du circuit nord durant l’entre-saison. Pour cela, il revoit progressivement le déplacement parallèle à la hausse tout en rectifiant simultanément la pente de la courbe.

1. Connaître les réglages actuels

Avant toute modification, Monsieur M. prit soin de noter les paramètres de réglage existant du régulateur.

Pente = 1,9 (a)
Déplacement parallèle = 5,5° (b)

2. Définir le nouveau déplacement parallèle

Nouveau déplacement parallèle = 10° (c)

3. Connaître le point pivot de base du régulateur

T° extérieure de non chauffage = 20° (d)
T° minimale de l’eau = 20° (e)

4. Connaître la température extérieure minimum de base

Température de base = – 9° (f)

5. Calculer la nouvelle pente

Pente = [(b) – (c)] / [(d) – (f)] + (a) = [5,5° – 10°] / [20° – (- 9°)] + 1,9 = 1,7 (g)

Calculs

Déterminer votre propre réglage.

Situation 3 – Ajustement en hiver

L’hiver venu, les plaintes se multiplient, de façon uniforme dans les locaux orientés au sud: il fait trop chaud, même en absence d’ensoleillement.

Il s’agit donc de diminuer la pente de la courbe de chauffe de ce circuit.
Plusieurs abaissements successifs sont nécessaires pour arrêter la gronde des occupants. La pente est ramenée à 1,4.

Calculs

Déterminer votre propre réglage.

Situation 4 – Isolation de l’enveloppe

Récemment, un programme de rénovation des châssis de la façade nord est entrepris. On passe de simples vitrages à des doubles vitrages.

Les besoins en énergie de l’aile devenant moindres, la température de l’eau du circuit nord peut être abaissée.

1. Connaître les paramètres de l’actuelle courbe de chauffe

Pente actuelle = 1,7 (a)
Déplacement parallèle actuel = 10° (b)

2. Connaître le point pivot de base du régulateur

T° extérieure de non-chauffage = 20° (c)
T° minimale de l’eau = 20° (d)

3. Déterminer la température moyenne de l’eau en plein hiver avant rénovation

Température de base = – 9° (e)
T° de l’eau de départ en plein hiver = (b) + (d) + (a) x [(c) – (e)] = 10° + 20° + 1,7 x [20° – (- 9°)] = 80° (f)

Température moyenne de l’eau dans un corps de chauffe dimensionné en régime 90/70.

T° moyenne de l’eau = 71° (g)

4. Connaître le facteur d’émission des corps de chauffe

T moy eau – T amb	0°C	1°C	2°C	3°C	4°C	5°C	6°C	7°C	8°C	9°C
20°C	0,24	0,26	0,27	0,28	0,30	0,32	0,34	0,35	0,37	0,39
30°C	0,41	0,42	0,44	0,46	0,48	0,50	0,51	0,53	0,55	0,57
40°C	0,59	0,61	0,63	0,65	,067	0,69	0,71	0,73	0,75	0,77
50°C	0,79	0,81	0,83	0,85	0,87	0,89	,91	0,94	0,96	0,98
60°C	1,00	1,02	1,04	1,07	1,09	1,11	1,13	1,15	1,18	1,20
70°C	1,22	1,24	1,27	1,29	1,31	1,34	1,36	1,38	1,41	1,43
80°C	1,45	1,48	1,50	1,52	1,55	1,57	1,60	1,62	1,65	1,67
90°C	1,69	1,72	1,74	1,77	1,79	1,82	1,84	1,87	1,89	1,92

Facteur d’émission des corps de chauffe courants en fonction de la différence (T° moyenne de l’eau – T° ambiante).

Exemple : si Tmoyenne = 71°C, Tambiante = 20°C, Tmoyenne – Tambiante = 51°C (= 50°C + 1°C), f = 0,81

Différence de température corps de chauffe – ambiance intérieure = (g) – 20° = 71° – 20° = 51° (h)
Facteur d’émission des corps de chauffe avant rénovation = 0,81 (i)

5. Déterminer le pourcentage de réduction des déperditions d’un local suite aux rénovations

Réduction des déperditions = 0,3 (j)

Bureau	Rénovation	Réduction des déperditions
Classique	Double vitrage	30 à 40 %
Sous toiture	Isolation	55 à 65 %
Sous combles	Isolation	30 à 40 %

6. Déterminer la température moyenne de l’eau dans le corps de chauffe

Nouveau facteur d’émission = (i) x [1 – (j)] = 0,81 x (1 – 0,3) = 0,57 (k)

T moy eau – T amb	0°C	1°C	2°C	3°C	4°C	5°C	6°C	7°C	8°C	9°C
20°C	0,24	0,26	0,27	0,28	0,30	0,32	0,34	0,35	0,37	0,39
30°C	0,41	0,42	0,44	0,46	0,48	0,50	0,51	0,53	0,55	0,57
40°C	0,59	0,61	0,63	0,65	,067	0,69	0,71	0,73	0,75	0,77
50°C	0,79	0,81	0,83	0,85	0,87	0,89	,91	0,94	0,96	0,98
60°C	1,00	1,02	1,04	1,07	1,09	1,11	1,13	1,15	1,18	1,20
70°C	1,22	1,24	1,27	1,29	1,31	1,34	1,36	1,38	1,41	1,43
80°C	1,45	1,48	1,50	1,52	1,55	1,57	1,60	1,62	1,65	1,67
90°C	1,69	1,72	1,74	1,77	1,79	1,82	1,84	1,87	1,89	1,92

Différence de température corps de chauffe – ambiance intérieure (suivant le tableau ci-dessus) = 39° (=30° + 9°) (l)

7. Déterminer la température de départ de l’eau pour la température de base

Température moyenne de l’eau du corps de chauffe = (l) + 20° = 39° + 20° = 59° (m)

Température moyenne de l’eau dans un corps de chauffe dimensionné en régime 90/70.

Température de départ de l’eau en plein hiver = 66° (n)

Calculs

déterminer votre propre réglage.

Posted By : 25 Sep, 2007

Exemple de calcul d’une pompe de recyclage

Circuit primaire avec boucle ouverte et circulateur ou pompe de recyclage pour assurer un débit et une température minimales au retour de la chaudière.

Données de départ

La pompe de recyclage permet d’obtenir un débit minimal dans la chaudière quel que soit le degré d’ouverture des vannes 3 voies.

La chaudière est en permanence maintenue en température (80 .. 90°C) et la température de retour ne peut jamais descendre en dessous de 55°C (qui est environ la température de rosée des fumées).

A la relance matinale, l’ouverture des vannes mélangeuses est en outre limitée pour garantir cette température de retour minimale.

La perte de charge nominale de la chaudière est de 8 kPa et le débit minimal admissible dans celle-ci est de 50 %.

Caractéristiques pression/débit de la pompe de recyclage

Lorsque les vannes 3 voies sont fermées

Le débit de la pompe = 0,5 x débit nominal de la chaudière, donc la perte de charge à vaincre est de :

8 [kPa] x (0,5)² = 2 [kPa] (règles de similitude)

lorsque les vannes 3 voies sont ouvertes en grand

La hauteur manométrique de la pompe doit être supérieure à la perte de charge nominale de la chaudière pour éviter que le débit s’inverse dans le by-pass. On prend une sécurité de 10 % sur le débit minimal qui peut traverser la pompe. On doit vaincre une perte de charge égale à :

8 [kPa] x (1,1)² = 9,7 [kPa]

La pompe choisie doit donc fournir un débit de 0,5 x débit nominal de la chaudière pour une hauteur manométrique de 2 kPa et un débit de 0,1 x débit nominal de la chaudière pour une hauteur manométrique de 9,7 kPa.

Si les pompes des circuits secondaires sont surdimensionnées

Ce calcul devient caduque si les pompes des circuits secondaires sont surdimensionnées. Par exemple, si le débit maximal puisé par les circuits secondaires est supérieur de 50 % au besoin réel (ce qui est fréquent), la perte de charge créée dans la chaudière lors de l’ouverture de toutes les vannes 3 voies est de :

8 [kPa] x (1,5)² = 18 [kPa]

Dans ce cas, si la pompe de recyclage a été choisie suivant les caractéristiques calculées ci-dessus, le débit s’inversera quand même dans le by-pass. Cela créera un point de mélange entre de l’eau froide et de l’eau chaude à la sortie de la chaudière et la consigne de température ne sera jamais atteinte.

Cela montre toute l’importance du calcul de l’ensemble des débits primaires et secondaires d’une installation de chauffage et de la possibilité de disposer d’organes de réglage de ces derniers.

Posted By : 25 Sep, 2007

Remplacer la ou les chaudières

Surdimensionnement des installations

La plupart des installations existantes de chauffage sont surdimensionnées tant au niveau de la production que de la distribution et de l’émission. Remplacer l’entièreté ou une partie de la production pour raison de sécurité d’approvisionnement (chaudière(s) en fin de vie) ou pour raison énergétique, environnementale et économique ne peut s’envisager que si une réévaluation de la puissance de production est réalisée. En rénovation, il est aberrant de choisir la puissance de la nouvelle chaudière :

en reprenant aveuglément la puissance de la chaudière existante,
ou en sommant la puissance des radiateurs existants,
ou en appliquant une proportionnelle au volume du bâtiment, du type 60 W/m³.

Ces différentes règles sont pourtant couramment utilisées par les installateurs. Elles conduisent à des surdimensionnements inadmissibles pour des nouvelles installations. En effet :

les radiateurs sont presque toujours surdimensionnés,
c’est la surface déperditive du bâtiment qui définit les besoins de chaleur, et pas uniquement le volume chauffé,
60 W/m³ est une puissance nettement supérieure à la réalité,
par expérience, on a pu constater que les anciennes chaudières sont presque toujours surdimensionnées,
les bâtiments anciens ont souvent fait l’objet d’améliorations énergétiques (doubles vitrages, isolation de toiture, …), ce qui diminue leurs besoins par rapport à l’installation d’origine ;
les chaudières actuelles ont de nettement meilleurs rendements ;
…

Donc, dans le cadre d’une rénovation, la plupart des installateurs ou des bureaux d’études devraient se baser sur les paramètres suivants pour évaluer la puissance de la ou des nouvelles chaudières :

Consommations énergétiques annuelles par rapport à la puissance de chauffe installée. En partant du principe que la puissance du brûleur est adaptée à celle de la chaudière, le rapport suivant donne une idée du surdimensionnement de l’installation de chauffage : Consommation annuelle (kWh) / Puissance installée (kW). Une valeur de 1500 heures est une valeur couramment rencontrée ;
Une rapide évaluation du niveau de déperdition du bâtiment selon la méthode de calcul issue de la norme NBN EN 12831 : 2003 (Systèmes de chauffage dans les bâtiments : « Méthode de calcul des déperditions calorifiques de base » (remplace partiellement NBN B 62-003)) ;
Le relevé du nombre de radiateurs et l’évaluation de leur puissance peut donner une indication du surdimensionnement en recoupant la puissance obtenue par rapport à la puissance obtenue par le calcul selon la norme NBN EN 12831 : 2003.

Il y a lieu toutefois de relativiser ce surdimensionnement, car les chaudières à condensation modernes ont très peu de pertes à l’arrêt, et surtout disposent d’une très grande plage de modulation, ce qui leur permet de fonctionner à régime variable en fonction de la demande, et ce qui leur confère donc un meilleur rendement que si elles sont amenées à fonctionner sans cesse à pleine charge !

Économie réalisable

Il est difficile, voire impossible de prévoir la fin de la vie d’une chaudière. Mieux vaut programmer son remplacement par souci d’économie d’énergie ou dans le cadre du programme d’investissement lié à la maintenance du bâtiment.

L’intérêt énergétique du remplacement complet d’une chaudière (si elle est seule) ou de l’ensemble des chaudières dépend de la situation de départ et des améliorations que l’on a déjà pu pratiquer.

Pour illustrer cela, reprenons un exemple que l’on peut adapter à sa propre situation grâce aux programmes ci-dessous

Calculs	sur base du climat moyen de Uccle.
Calculs	sur base du climat moyen de St Hubert.

Exemple : dans un immeuble de bureaux

> Situation de départ :

2 chaudières de 600 kW de 1978, soit 1 200 kW installés pour un besoin réel maximal de 600 kW
fonctionnement en parallèle des chaudières
pertes à l’arrêt des chaudières : 2 % (0,5 % vers l’ambiance, 1,5 % par balayage)
rendement de combustion : 86,6 %
rendement saisonnier de production calculé : 79 %
consommation annuelle : 155 000 litres de fuel par an

> Situation projetée :

2 chaudières de 360 kW avec brûleur 2 allures
fonctionnement en cascade des chaudières
pertes à l’arrêt des chaudières : 0,2 %
rendement de combustion : 94 % en 1ère allure et 92 % en deuxième
rendement saisonnier de production calculé : 93 %
consommation annuelle : 155 000 [litres/an] x 79 [%] / 93 [%] = 132 000 [litres/an]
gain énergétique : 23 000 [litres/an] (soit 15 %)
gain financier (à 0,8 €/litre en 2012) : 18 400 [€/an]

Si par rapport à la situation de départ, on pratique des améliorations partielles de l’installation, le gain énergétique relatif dû au remplacement de la chaudière elle-même diminue. Voici l’évolution du rendement saisonnier avec les différentes améliorations que l’on peut imaginer :

Évolution du rendement saisonnier de l’installation et gains successifs que l’on peut espérer en améliorant les chaudières existantes et finalement en les remplaçant. On estime que le placement d’un nouveau brûleur supprimera les pertes par balayage et portera le rendement utile de l’installation à 88 %.

Rénovation plus globale

Le remplacement des chaudières est une opération importante. Idéalement, elle doit être l’occasion de repenser l’entièreté de l’installation de production et l’installation de régulation. Par exemple, il n’est pas cohérent de remplacer la chaudière existante par la même chaudière en plus moderne, mais en conservant le même surdimensionnement ou la même régulation sommaire.

Exemple 2

Réagir en situation d’urgence

Dans une école, une chaudière rend l’âme. C’est la panique !

En urgence, un devis est demandé au chauffagiste habituel. Celui-ci, sentant vraisemblablement la bonne affaire, propose une chaudière qui bizarrement est plus puissante que la précédente, alors qu’il est fort à parier que l’ancienne installation était déjà elle-même fortement surdimensionnée.

La régulation n’est évidemment pas modifiée et la nouvelle chaudière sera à nouveau maintenue sur son aquastat sans autre régulation.

Ce genre de situation est courante et montre l’importance d’étudier le remplacement des chaudières avant leur détérioration complète : redimensionnement, révision de la régulation, choix du type de la nouvelle chaudière, …

Ce plan de rénovation étant prêt, on peut répondre rapidement à une situation d’urgence, tout en optimalisant le choix de la nouvelle installation.

Comparer des devis

Un responsable technique demande, à 3 installateurs, un devis pour le remplacement de sa chaudière.

Il reçoit en retour 3 prix tout à fait différents avec une simple mention : « placement d’une chaudière de X kW, avec son brûleur et sa régulation ».

Comment choisir ? Faut-il prendre le moins cher ? D’où viennent les différences ? Tiens, le « X kW » est différent dans chaque devis ?

En fait, les 3 propositions ne sont pas comparables. Certains chauffagistes comptent remplacer l’existant par une installation ayant exactement les mêmes fonctionnalités. D’autres proposent une installation dont la puissance est judicieusement revue à la baisse et dont la régulation répond aux standards de performance actuels.

Il est évident que cette dernière solution est de loin préférable si on veut optimaliser l’économie d’énergie réalisable.

À partir du moment où plusieurs centaines de milliers d’ € sont budgétisés pour remplacer des chaudières, autant optimaliser la dépense en réétudiant l’installation dans sa globalité, certaines adaptations étant même une obligation. Cela sous-entend :

Concevoir

le choix du combustible (gaz ou fuel),
le choix des nouvelles chaudières (intérêt de placer une chaudière à condensation, …),
le redimensionnement des chaudières,
la régulation des chaudières et aussi la régulation des circuits de distribution (et la coordination de celles-ci entre elles),
l’adaptation de la cheminée,
la mise en conformité de la chaufferie,
….

Il est également important d’examiner l’état du réseau hydraulique au moment du remplacement. En effet, il arrive que des chaudières neuves montées sur d’anciennes installations subissent au cours des premiers mois de fonctionnement, un embouage important, pouvant provoquer une détérioration irrémédiable. Dans le même ordre d’idée, la qualité de l’eau aura aussi toute son importance.

Évaluer

Évaluer les causes de rupture d’une chaudière.

Les analyses faites sur ces boues montrent que celles-ci sont dues au décollement et au déplacement, lors du remplissage, des boues qui se sont accumulées au fil des ans dans les circuits.

Au minimum, il faut rincer l’installation avant mise en route pour éliminer les résidus (soudure, graisse, filasse, sable, …) issus de la réalisation. De plus, si l’installation présente des traces importantes de corrosion interne, il est important de procéder à un désembouage complet : un système de désembouage (séparateur de boue) doit permettre de capter les boues avant leur entrée dans la chaudière. En complément, l’emploi de réactifs visant à disperser les boues et à faciliter leur capture peut s’avérer intéressant.

Remplacer une chaudière percée

Attention, la rupture d’une chaudière provient rarement d’un défaut de fabrication, mais plutôt d’une mauvaise exploitation :

condensations ou choc thermique dues à une régulation inadaptée,
défaut d’irrigation par embouage,
défaut d’irrigation par mauvaise conception du circuit de distribution,
…

Il est donc impératif d’éliminer la cause de rupture avant de procéder au remplacement, sous peine de voir la nouvelle chaudière subir, rapidement, les mêmes dommages que la précédente.

Évaluer

Pour en savoir plus sur les causes de rupture d’une chaudière.

Remplacer une chaudière d’un ensemble de chaudières de puissance moyenne

À l’heure actuelle, lorsqu’une chaudière traditionnelle dans un ensemble de chaudières doit être remplacée quelle qu’en soit la raison, on privilégiera une chaudière à condensation. D’une part, la technologie des chaudières à condensation est au point par rapport à tous les problèmes de corrosion liée à l’agressivité des condensats dans l’échangeur de la chaudière, d’autre part, le prix a sensiblement diminué.

D’un point de vue énergétique, on ne présente plus l’intérêt de la chaudière à condensation. L’objectif du remplacement d’une chaudière classique par une chaudière à condensation est donc bien de privilégier le fonctionnement de cette dernière pendant un maximum de temps. Dans cette configuration, la chaudière classique n’a plus qu’un rôle d’appoint en période froide lorsque la puissance de la chaudière à condensation n’est plus suffisante ou de « backup ».

Le remplacement d’une chaudière classique par une chaudière à condensation ne se fait pas en un coup de baguette magique ! Il est nécessaire la plupart du temps :

D’adapter l’hydraulique de l’installation tant au niveau de la production que de la distribution ;
De prévoir une régulation capable de concilier le fonctionnement de l’ensemble des chaudières.

Revoir la puissance de chaudière à la baisse

Comme développé ci-avant le surdimensionnement des anciennes chaudières est un fait avéré. Indépendamment du surdimensionnement « naturel » de la plupart des installations de chauffage, le projet de rénovation d’une partie de la chaufferie implique une réévaluation des besoins thermiques du bâtiment. En effet, différentes mesures de réduction des besoins ont pu être prises comme :

L’isolation partielle ou totale de l’enveloppe du bâtiment (remplacement des simples vitrages par des vitrages à basse émissivité isolation de la toiture, des murs, …) ;
Des actions URE sur des équipements comme la ventilation hygiénique par exemple.

Cette réévaluation peut être réalisée :

De manière simple, mais avec une bonne approximation, comme le calcul statique des déperditions (calcul du U*S*ΔT) ;
De manière plus sophistiquée, mais plus précise au moyen d’une simulation thermique dynamique déterminant les besoins de chaleur heure par heure tout au long de l’année.

Dans les deux cas, il est conseillé de faire appel à un bureau d’étude spécialisé en technique spéciale.

Si la rénovation se réalise sur des chaudières de faible puissance, faire appel à un bureau d’étude se justifie difficilement au niveau financier. Il n’empêche, c’est dans votre intérêt de sensibiliser l’installateur par rapport à ce surdimensionnement.

Une règle d’or : signalez-lui toutes les améliorations qui ont été réalisées sur l’enveloppe du bâtiment au cours des années ! C’est vous qui connaissez le mieux le bâtiment !

L’exemple ci-dessous montre qu’énergétiquement et financièrement parlant, le remplacement d’une chaudière classique à brûleur pulsé par une chaudière à condensation à brûleur modulant est intéressant.

Exemple 3 : dans un immeuble de bureaux, on décide de remplacer une des deux chaudières de 600 kW par une chaudière gaz à condensation en intégrant la notion de surdimensionnement :

> Situation de départ :

2 chaudières à brûleur à air pulsé (2 allures) de 600 kW de 1983, soit 1 200 kW installés pour un besoin réel maximal de 600 kW
fonctionnement en parallèle des chaudières
pertes à l’arrêt des chaudières : 0.2 %
rendement de combustion : 94 % en 1ère allure et 92 % en deuxième
rendement saisonnier de production calculé : 92.3 %
consommation annuelle : 155 000 litres de fuel par an

> Situation projetée :

1 chaudière existante est conservée
1 chaudière à condensation de 360 kW avec brûleur modulant
fonctionnement en cascade des chaudières
pertes à l’arrêt des chaudières : 0,2 %
rendement de combustion de la chaudière conservée : 94 % en 1ère allure et 92 % en deuxième
rendement de combustion de la chaudière à condensation : 108 % à 60 % de taux de charge et 106 % à 100 % de taux de charge
rendement saisonnier de production calculé : 105.6 %
consommation annuelle : 155 000 [litres/an] x 92.3 [%] / 105.6 [%] = 135 478 [litres/an]
gain énergétique : 19 521 [litres/an] (soit 15 %)
gain financier (à 0,8 €/litre en 2012) : 15 619 [€/an]

Adapter l’hydraulique de l’installation

Cas de chaufferie avec ECS préparée séparément

L’insertion d’une chaudière à condensation dans un ensemble composé de plusieurs chaudières de technologie ancienne risque immanquablement de perturber le fonctionnement des autres chaudières et des circuits secondaires.

À moins de remplacer à l’identique (déconseillé), ce n’est que trop rarement du « plug and go » ! Hydrauliquement parlant, il faut donc être très prudent et, en règle générale, faire appel à un bureau d’étude spécialisé.

Quel que soit le cas envisagé, l’objectif de l’adaptation du circuit hydraulique sera toujours le même : ramener de l’eau la plus froide possible au niveau de la chaudière à condensation !

Indépendamment de l’hydraulique, il est obligatoire, pour arriver à optimiser l’installation, de passer à une régulation de température de sortie chaudière GLISSANTE et variable en fonction de la demande et/ou de la température extérieure ! Il n’y a plus de limite inférieure puisque la chaudière est à condensation. La distribution de chaleur à température plus modérée améliore également les pertes de distribution !

De nombreuses installations existantes sont équipées :

soit d’un bouclage à l’extrémité du collecteur entre le départ et le retour (boucle A-B) ;
soit d’une bouteille casse-pression.

Collecteur bouclé et bouteille casse-pression.

Dans le cas d’un bouclage, celui-ci permet un retour chaud au niveau des chaudières. Ce bouclage est indispensable :

pour assurer la non-condensation des chaudières classiques ;
pour éviter les pompages des vannes-mélangeuses des circuits secondaires.

Lorsqu’on envisage de remplacer une des chaudières classiques par une chaudière à condensation, il est indispensable :

de maintenir une température de retour au-dessus de la température de condensation dans la chaudière existante ;
de continuer à garantir un équilibre hydraulique entre les circuits primaires et secondaires d’une part et, d’autre part, les circuits secondaires entre eux ;
de favoriser un retour froid au niveau de la chaudière à condensation.

Bref, on peut parler d’un casse-tête … belge ! Mais comme nous sommes les champions du compromis, il existe des solutions capables de répondre aux différentes exigences tout en garantissant le respect des exigences de fonctionnement de chaque équipement.

Dans ce qui suit, une méthode de modification de l’installation est proposée. Ce n’est certes pas la seule, mais elle permet de rassembler pratiquement tous les impératifs liés au fonctionnement conjoint d’une association de chaudières de générations différentes avec un circuit hydraulique existant. On notera toutefois qu’il est toujours nécessaire de vérifier l’implémentation hydraulique chez le fabricant.

Étape 1 : enlèvement du bouclage

Le bouclage n’est pas favorable au retour froid vers la chaudière à condensation. Par contre, le fait de vouloir le supprimer comme dans un collecteur ouvert risque de perturber l’équilibre hydraulique entre le circuit primaire et les circuits secondaires,

Bouclage enlevé.

Étape 2 : placement d’une bouteille casse-pression

Le placement d’une bouteille casse-pression évite les perturbations hydrauliques, mais ne garantit pas, quelle que soit la demande des circuits secondaires :

Un retour chaud pour l’ancienne chaudière ;
Un retour froid pour favoriser la condensation de la nouvelle chaudière ;
Un débit contrôlé dans chaque chaudière, dû au fait que le débit de la pompe primaire est fixe.

Placement d’une bouteille casse-pression : variante 1 et 2.

Étape 3 : individualisation des débits des chaudières

Le remplacement de la pompe primaire unique par une pompe individuelle à débit variable au niveau de chaque chaudière permet de les irriguer de manière totalement autonome vu que leur technologie est rarement la même (ancienne chaudière à grand volume d’eau ⇐⇒ nouvelle chaudière à faible volume d’eau). Le bouclage sur la chaudière existante permet d’assurer, quelle que soit la température de retour primaire à la sortie de la bouteille casse-pression la température minimale nécessaire à la non-condensation des fumées de combustion nécessaire à cette technologie de chaudière.

Individualisation des débits des pompes : variante 1 et 2

Cette configuration de l’hydraulique de la chaufferie est suffisante pour garantir la pérennité de l’installation, mais ne garantit toujours pas le contrôle de la température de retour à la sortie de la bouteille casse-pression.

Étape 4 : adaptation de la régulation

Une manière intéressante de garantir une température de retour froide à la sortie de la bouteille casse-pression est d’adapter en permanence les débits des pompes primaires de manière à respecter à tout moment la règle suivante : débit primaire Qp < débit secondaire Qs.

Lorsque le débit primaire < débit secondaire de la bouteille casse-pression, le retour côté primaire reste froid et garantit au niveau de la chaudière à condensation un retour froid. Cette disposition implique que la régulation de cascade des chaudières soit adaptée. Une manière d’y arriver est de contrôler la différence de température comme le propose la figure suivante : on régule le débit de la chaudière à condensation pour une maintenir une différence de température entre l’entrée côté primaire (Tp) et la sortie côté secondaire (Ts) de la bouteille casse-pression de l’ordre de 2°C. (Tp > Ts). Lorsque l’écart de température augmente, il faut augmenter le débit de la pompe de circulation de la chaudière, et inversement).

Adaptation de la régulation : variante 1 et 2.

Lorsque la demande de chaleur diminue, les vannes 3 voies ont tendance à se fermer et, par conséquent, le débit secondaire à diminuer, la température Ts augmente. Sans changer le débit de la pompe primaire de la chaudière à condensation, l’écart entre les températures Tp et Ts diminue. La régulation prévoira de diminuer le débit primaire de manière à respecter la loi selon laquelle le débit primaire < débit secondaire ;
À l’inverse, lorsque la demande de chaleur augmente, l’écart entre Tp et Ts augmente, nécessitant d’augmenter le débit de la pompe de la chaudière à condensation pour ramener cet écart à 2°C.

Cas où l’ECS est combinée avec le chauffage

Le remplacement d’une chaudière classique par une chaudière à condensation dans un ensemble de chaudières qui alimente à la fois des circuits statiques, des batteries chaudes de centrales de traitement d’air (CTA) et de l’ECS risquent de poser un problème si on n’y prend pas garde ! En réalité, tout est conditionné par le profil de besoin de chaleur :

> Une école, un immeuble de bureaux ont des consommations d’ECS généralement faibles et discontinues. L’adaptation de l’hydraulique peut être envisagée comme présenté ci-dessous. Pendant la production d’ECS, la chaudière à condensation ne travaillera pas dans des conditions optimales. Mais cette période est brève, ou la quantité de chaleur est faible.

Consommation faible d’ECS.

> Un hôpital, un hôtel, un magasin alimentaire, … ont un besoin d’ECS qui peut être important et relativement continu. Dans ce cas, l’exploitation optimale de la condensation de la chaudière devient difficile en considérant le schéma hydraulique envisagé jusqu’à maintenant. Une solution réside dans le choix d’une chaudière à condensation à un seul retour et à un surdimensionnement de l’échangeur de production ECS pour avoir des retour ECS les plus froids possible !! D’autre part, il y a lieu d’envisager dans ce cas de séparer la production ECS du chauffage !

Consommation faible d’ECS.

Adapter les régimes de température

Lors d’une rénovation de la chaufferie, le réglage des courbes de chauffe d’une installation de chauffage est naturellement dépendante de la performance énergétique de l’enveloppe du bâtiment :

> Sans changement de la performance de l’enveloppe, le besoin de chaleur reste le même et les régimes de température des circuits secondaires restent inchangés Le remplacement d’une chaudière classique par une chaudière à condensation risque d’être moins intéressant. Cependant, comme le montre le graphique suivant, pour un régime de température classique dans des bâtiments peu isolés de 90/70°C (100 % de charge) et sachant que, durant 75 % du temps de la saison de chauffe, les besoins en puissance de chauffage se situe en dessous de 60%, les températures de retour vers la production de chaleur sont sous 55°C ; ce qui implique qu’une nouvelle chaudière sur un tel circuit condense théoriquement pendant 75 % de la période de chauffe. Il est donc intéressant d’envisager la chaudière à condensation même sans ambition d’amélioration de la performance de l’enveloppe du bâtiment.

Courbe de chauffe : régime 90-70°C.

> En changeant la performance de l’enveloppe (remplacement des châssis vitrés, isolation des parois, placement d’un récupérateur de chaleur sur une ventilation hygiénique à double flux, …), le besoin de chaleur doit être revu à la baisse. Il n’est plus nécessaire de maintenir un régime de température de 90/70°C. Un régime de 80/60°C voire 70/50°C est plus approprié. En analysant le graphique ci-dessous, on constate que la plupart du temps la chaudière à condensation condense. Attention toutefois de ne pas trop réduire le régime de température sous peine de voir la chaudière traditionnelle condenser lorsqu’elle fournit un faible appoint à la chaudière à condensation. On « pourrait » observer ce phénomène lorsque les températures externes sont aux alentours des 0°C.

Courbe de chauffe : régime 90-70°C.

Adapter le conduit de cheminée

Vu que les températures de fumée à la sortie de la chaudière à condensation sont plus basses, le risque de condensation résiduelle dans la cheminée risque de la détériorer. Le coût du gainage du conduit de cheminée devra être pris en compte dans l’étude. Suivant la configuration de la chaufferie il peut être non négligeable.

Et les autres chaudières ?

Quand la décision est prise de remplacer une chaudière, il faut s’attendre à devoir investir dans le remplacement de la ou des autres chaudières composant l’ensemble. Si le remplacement de la première chaudière intervient suite :

À la vétusté de la chaudière, il est clair que la ou les autres chaudières risquent d’être dans le même état. Il s’ensuit qu’il sera nécessaire à terme de prévoir financièrement le remplacement de la ou des chaudières restantes.
À une étude énergétique et financière favorable, le remplacement de la ou des autres chaudières peut être envisagé de manière plus posée et sereine. On l’envisagera plutôt dans le cadre de l’utilisation rationnelle de l’énergie.

Traiter les condensats

En régime permanent, une chaudière gaz à condensation de 250 kW produit en moyenne environ 37.5 litres/h de condensats.

Ces condensats sont légèrement acides (H2O + CO₂). Le degré d’acidité est du même ordre de grandeur que celui de l’eau de pluie (pH : 3,8 .. 5,2). De plus l’acidité de ceux-ci est souvent compensée par le caractère plutôt basique des eaux d’entretien ménager. Ceci explique qu’il ne soit pas obligatoire de traiter les condensats avant leur évacuation à l’égout. Il sera fortement conseillé dans les grandes chaufferies de traiter quand même ces condensats en raison de leur importance relative par rapport au volume d’eau usée globalement traitée.

Dans le cas d’une chaufferie en toiture, il est recommandé de ne pas faire couler les condensats sur la toiture ou directement dans les gouttières (légère acidité, risque de gel et de bouchage des évacuations). Un conduit en matière synthétique raccordé directement à l’égout est indiqué.

Pour une chaudière à mazout à condensation, la neutralisation des condensats est obligatoire (ph 2,5, pratiquement de l’acide sulfurique…).

Remplacer une chaudière d’un ensemble de chaudières de grande puissance

Les chaudières à condensation de grande puissance (> 1 000 kW), à l’heure actuelle, ne sont pas courantes. Suivant les besoins, on envisagera des configurations différentes :

> On prévoit d’éliminer une des chaudières en fin de vie ! On remplacera avantageusement la chaudière existante par une chaudière HR équipée d’un condenseur externe. La chaudière existante restante pourrait être équipée d’un échangeur à condensation.

> On veut améliorer la performance énergétique de la chaufferie en tenant compte du bon état des chaudières existantes. Le simple placement d’un condenseur externe par chaudière sera très intéressant. Attention toutefois que l’on devra revoir le fonctionnement du brûleur (voire le remplacer) sachant que la résistance au passage des fumées augmente. Il est donc nécessaire, avant d’entreprendre ce genre d’adaptation, de se renseigner chez le fabricant.

Condenseur séparé.

Revoir la puissance de chaudière à la baisse

Le principe de diminution de la puissance de la chaudière HR est le même que celui appliqué pour la chaudière à condensation.

Dimensionner la puissance du condenseur séparé

Vu que le condenseur séparé se place à la sortie du conduit des fumées de la chaudière, il ne récupère que théoriquement 11 % de la chaleur de combustion (chaleur contenue dans la vapeur d’eau). Dès lors, le condenseur séparé sera dimensionné sur une base de l’ordre de 11 % de la puissance de la chaudière sur laquelle il est placé.