Évaluer l’association cogen et chaudière condensation
Intérêt énergétique, environnemental et financier
Y a-t-il un intérêt énergétique, environnemental et financier à associer une cogénération avec une chaudière à condensation ?
Dans ce qui suit, on tente d’y répondre par l’exploitation du logiciel d’étude de pertinence de cogénération de la Région Wallonne CogenSim.
Simulation
En partant du principe qu’une cogénération est dimensionnée pour produire la base du profil des 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.
Une manière d’y arriver est de simuler une cogénération associée à une chaudière dont le rendement saisonnier évolue de 80 à 99 %.
| Exemple
Les besoins de chaleur et d’électricité d’un bâtiment tertiaire sont représentés par les profils de chaleur suivants. Un exemple de profil de besoins est donné dans CogenSim.On constate que :
La monotone de chaleur permet de mieux visualiser la fréquence des puissances de chauffe nécessaires sur une année :
Les hypothèses de simulation sont nombreuses. L’objectif dans cet exemple étant de ne pas vous assommer de chiffres, les principales sont reprises ci-dessous :
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Besoin de chaleur.
Besoin d’électricité.
Monotone de chaleur.
| Simulation
CogenSim a sélectionné une cogénération d’une puissance de 200 kWélectrique et 297 kWthermique. Les caractéristiques principales de la machine sont détaillées dans le tableau suivant :
Pour différentes valeurs de rendement (80, 85, 90 et 100 %), le bilan énergétique donne :
Sur base des résultats obtenus et dans ce cas précis, on peut « tirer » les informations suivantes : > Le bilan énergétique théorique est favorable à l’association d’une chaudière, quelle qu’elle soit, à une cogénération. > Lorsqu’on tend vers le rendement d’une chaudière à condensation, les consommations en énergie primaire diminuent. En effet, le besoin thermique résiduel pris en charge par la chaudière génèrera une consommation d’autant plus faible que meilleur sera le rendement de la chaudière.
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Quant au bilan économique, il est présenté dans le tableau suivant :
L’analyse du bilan financier montre que l’augmentation du rendement de la chaudière permet d’améliorer la rentabilité financière de l’ensemble de l’installation. Remarque > Le taux d’économie en CO2 énergétique (énergie primaire) est exprimé par la formule suivante : tCO2 énergétique Eref + Q – F / Eref + Q % Où,
> Le taux d’économie en CO2 (calcul CV) est exprimé par la formule suivante : tCO2 énergétique Eref + Q – F / Eref % Où,
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Évaluer l’efficacité des chaudières en association avec une cogen
Évaluer l’efficacité énergétique primaire de l’association d’un cogénérateur avec une ou plusieurs chaudières
Rappel : intérêt de la cogénération
Au moment d’investir dans une cogénération, l’objectif du gestionnaire de bâtiments était de réduire sa facture énergétique et ses émissions de CO2 tout en bénéficiant d’incitants financiers sous forme de prime et de certificats verts (CV).
Rappelons que l’intérêt de la cogénération est de couvrir un maximum de besoins de chaleur du bâtiment tout en produisant localement de l’électricité. En général, on s’accorde à dire qu’un seuil de l’ordre de 4 500 heures/an permet d’avoir une certaine rentabilité financière, mais cela dépend fortement du profil du bâtiment analysé. Une cogénération est toujours associée à un système de chauffage. En effet, on rappelle qu’une cogénération est placée au sein d’une installation de chauffage pour produire une base des besoins thermiques d’énergie thermique et électrique, mais pas pour fournir un appoint de puissance. De plus, c’est un équipement qui reste fragile par rapport aux cycles marche/arrêt fréquents. La plupart des chaufferies existantes, où une cogénération a été placée, sont équipées de chaudières d’ancienne génération. Cependant, on commence à rencontrer des chaufferies où le gestionnaire a fait le pas d’associer une cogénération à une, voire plusieurs chaudières à condensation.
| Pour en savoir plus sur l’intérêt d’associer une cogénération à une ou plusieurs chaudières à condensation. |
Efficacité énergétique primaire
Lorsqu’on parle de l’association d’une cogénération avec un ensemble de chaudières, le rendement saisonnier thermique d’une chaufferie n’a plus beaucoup de sens sachant :
- Qu’un cogénérateur produit de la chaleur avec un rendement thermique très mauvais (de l’ordre de 55 %).
- Qu’une ou plusieurs chaudières à condensation sont dotées d’un très bon rendement thermique (de l’ordre de 102 à 107 % par exemple).
- Qu’une installation de cogénération produit en plus de l’électricité.
En comparant les rendements thermiques et en se focalisant uniquement au niveau de la couverture des besoins de chaleur de la chaufferie, on pourrait conclure qu’on n’a pas du tout intérêt à produire de la chaleur avec un module de cogénération. L’intérêt est naturellement au niveau de l’efficacité énergétique primaire.
Efficacité énergétique primaire.
Pour pouvoir donner une idée de l’efficacité énergétique primaire de l’ensemble de la chaufferie cogénérateur/chaudières, il est nécessaire, vu la production d’électricité par la cogénération) de « ramener » toutes les considérations énergétiques au niveau du bilan en énergie primaire. L’idée est de comparer les consommations primaires de l’ensemble cogénérateur/chaudières par rapport aux consommations de chaleur et d’électricité que l’on aurait eu en considérant :
- Que toute la chaleur est produite avec des chaudières du même type que celles qui donnent l’appoint à la cogénération et ce avec un rendement saisonnier similaire.
- Que l’électricité est « importée » entièrement du réseau électrique.
Pour réaliser ce comparatif, il est nécessaire d’effectuer des mesures.
Mesures
En principe, lors de l’acquisition d’une installation de cogénération, des compteurs ont dû être placés sur les différents équipements (selon la 
CWaPE) :
- des compteurs de chaleur sur le circuit hydraulique du cogénérateur ;
- un compteur électrique sur le réseau électrique du cogénérateur et ce afin de mesurer sa production électrique ;
- des compteurs des consommations de combustible sur l’alimentation du cogénérateur et de chaque chaudière d’appoint.
Dans le cas contraire, il n’est pas trop tard pour en placer sachant que la gamme des compteurs de chaleur qui existe sur le marché est large et pour toutes les bourses (150 à 1 800 €).
| Pour en savoir plus sur la mesure de l’énergie thermique. |
Compteurs de chaleur
En additionnant la mesure des compteurs de chaleur des chaudières d’appoint et du cogénérateur on peut reconstituer la consommation qu’auraient les mêmes chaudières d’appoint sans cogénérateur sur base de leur rendement saisonnier calculé comme suit :
ηchaudière = Σ Compteurs chaleur (kWhth) chaudières / Σ Consommation combustible (kWhth) chaudières
La consommation de chaleur qu’auraient produit les chaudières sans cogénérateur serait :
Consommation combustible (kWhth) chaudières sans cogen =
Σ Compteurs chaleur (kWhth) chaudières + Compteur chaleur cogen (kWhth) /
ηchaudière
Compteurs électriques
De la même manière que les compteurs de chaleur, en additionnant la mesure des compteurs électriques du cogénérateur et de l’appoint du réseau, on peut reconstituer la consommation de combustible qu’aurait eu la centrale électrique pour produire l’ensemble de l’électricité sans le cogénérateur.
Consommation combustible (kWhth) centrale électrique sans cogen =
Compteur électrique cogen (kWhélec) + Compteur électrique réseau (kWhélec) /
0.4 (selon la CWAPE )
Calcul de l’efficacité énergétique primaire
L’efficacité énergétique de l’association d’une cogénération et d’une ou de plusieurs chaudières se calcule comme suit :
(Consommation combustible (kWhth) centrale électrique + Σ Consommation combustible (kWhth) chaudières sans cogen) /
(Consommation combustible cogen + Σ Consommation combustible (kWhth) chaudières + Consommation combustible (kWhth) centrale électrique)
Attention que ce calcul donne un ordre de grandeur de l’efficacité énergétique primaire sachant que le rendement calculé sur base de la performance des chaudières d’appoint avec cogénérateur est sous-estimé. En effet, les chaudières d’appoint produisent de la chaleur dans des conditions moins favorables que si elles étaient seules. En présence d’un cogénérateur, il est plus difficile de valoriser les bonnes performances d’une chaudière à condensation par exemple (les températures de retour d’eau risquent d’être plus chaudes).
Comptabilité énergétique
Pour gérer ces calculs et ces mesures, il est impératif de mettre au point une comptabilité énergétique qui permettra pratiquement au jour le jour de voir l’évolution des consommations et, par conséquent, de déceler des anomalies de fonctionnement en chaufferie.
| Pour en savoir plus sur la comptabilité énergétique. |
Déceler les dysfonctionnements de la cogénération et des chaudières
Constat : la cogénération fonctionne très peu d’heures !
Lorsque la cogénération fonctionne un nombre d’heures nettement inférieur à ce que l’étude de faisabilité de cogénération prévoyait, on s’en rend compte souvent trop tard lorsque la période de garantie est terminée. En effet, il faut régulièrement tabler sur un voire un an et demi pour pouvoir établir la rentabilité énergétique, environnementale et financière de l’ensemble de la chaufferie, en ce compris la cogénération. Malgré tout, un diagnostic doit être réalisé. En effet, le problème peut être mineur et facile à résoudre.
Voici quelques pistes de pré-diagnostic avant de faire appel à l’installateur initial ou à un bureau d’étude en audit énergétique.
On pointera principalement :
- Les profils des besoins de chaleur et d’électricité sont différents de ceux imaginés lors de l’étude de faisabilité.
- La régulation de chaque équipement et de l’ensemble de la cascade des équipements, à savoir :
- l’ordre de priorité de la cogénération par rapport à la ou les chaudières ;
- la régulation individuelle de la cogénération ;
- la régulation individuelle de chaque chaudière.
- L’hydraulique de l’installation.
Évolution des profils des besoins
Le temps entre l’étude de faisabilité et la mise en service d’une installation de cogénération peut être important dans certains cas. En effet, pendant cette période, les profils des besoins de chaleur et d’électricité peuvent changer. Le gestionnaire de bâtiments peut très bien mener des actions URE, voire entreprendre des actions importantes :
- d’isolation des parois, de la toiture, … ;
- de remplacement de vitrage simple par des doubles vitrages à basse émissivité ;
- de récupération de chaleur sur la ventilation hygiénique ;
- de limitation des consommations d’eau chaude sanitaire ;
- de réduction des consommations électriques sur l’éclairage, la bureautique, les moteurs de ventilation, … ;
- …
C’est vrai que l’on (doit ?) peut tenir compte des actions URE dans les études de faisabilité ! Mais il reste difficile d’évaluer exactement dans quelle proportion les profils de consommations vont évoluer.
Toujours est-il que c’est une des causes possibles de manque de rentabilité énergétique de la cogénération. En effet, une diminution des besoins de chaleur fera en sorte que la cogénération s’arrêtera plus rapidement avec pour effet retardé de réduire le nombre d’heures de fonctionnement sur une année.
Pour pouvoir objectiver la part de réduction due aux actions URE, il est nécessaire d’avoir mis une comptabilité énergétique performante sur base des relevés des compteurs de chaleur et électriques.
Régulation et commande des équipements
Régulation de l’ensemble
Dans l’association d’une cogénération avec une ou plusieurs chaudières, l’objectif, comme on l’a déjà précisé, est que la cogénération fonctionne un maximum d’heures sur l’année. Elle devrait donc être « en tête » de cascade ! Attention toutefois qu’une cogénération ne peut, en général, moduler qu’entre 60 et 100 % de son taux de charge thermique. En dehors des périodes de fonctionnement de la cogénération dans sa zone de modulation en puissance, il est nécessaire d’assurer les besoins de chaleur par les chaudières.
Suivant le schéma ci-dessus on établit la logique de cascade suivante :
Zone 1
Pour un besoin inférieur à 24 % de la puissance totale, ce sont les autres chaudières qui doivent être en « tête » de cascade. Si la chaufferie est équipée d’une chaudière à condensation, pour autant qu’elle soit dans des bonnes conditions de condensation, c’est elle qui doit assurer le besoin de chaleur. Avec sa capacité à moduler de 10 % à 100 % de son taux de charge, avec un excellent rendement à faible charge, la chaudière à condensation est tout indiquée.
Zone 2
Dans la plage de 24 à 40 % de la puissance totale nécessaire, la cogénération doit fonctionner en permanence. Si ce n’est pas le cas, le premier réflexe est de regarder au niveau de la régulation propre à la cogénération.
Zone 3
Pendant les périodes de grands froids, la cogénération ne sera pas suffisante pour assurer les besoins de chaleur du bâtiment considéré. Il sera nécessaire de lui adjoindre une chaudière afin de lui donner le « coup de pouce sauveur ». Cette opération est délicate en fonction du type de chaudière qui vient faire l’appoint. Un développement trop important de puissance de la part de la chaudière peut faire en sorte que la cogénération s’arrête.
| Pour plus de renseignements sur la régulation de l’association chaudières classiques/chaudière à condensation/ cogénérateur. |
Pour différents besoins de chaleur, on peut évaluer si la cascade est correcte. Naturellement, il est nécessaire de choisir correctement les périodes pendant lesquelles on peut évaluer le fonctionnement de la régulation générale. Pendant ces périodes, sur base de la logique de régulation de cascade et en la croisant avec le taux de charge des différents équipements, on peut évaluer la bonne régulation de l’ensemble :
- En mi-saison et en début d’été, le régulateur général doit privilégier la ou les chaudières à condensation. Si le régulateur général affiche la valeur de puissance des chaudières, une bonne régulation donnera un taux de charge (Puissance affichée / Puissance nominale de la ou des chaudières) compris entre 10 et 24 % de la puissance totale.
- En hiver, lorsque la température externe n’est pas trop froide, la cogénération doit fonctionner seule. Une régulation correcte donnera un taux de charge (Puissance affichée / Puissance nominale du cogénérateur) compris entre 24 et 40 % de la puissance totale.
- En période très froide, le taux de charge du cogénérateur doit être de 100 % pendant de longue période de fonctionnement et le taux de charge d’une voire deux chaudières comprit entre 10 et 100 %.
Régulation interne de la cogénération
La régulation interne de la cogénération est assez complexe en soi. Sans rentrer dans les détails, on donne ici quelques pistes de réflexion. Le nombre d’heures de fonctionnement et le nombre de démarrages de la cogénération associée à un ballon tampon peut être influencé par la régulation :
- Selon le rapport entre le besoin instantané de chaleur (en kWth) et la puissance nominale de la cogénération en dessous duquel la cogénération reste à l’arrêt. Pratiquement, cette régulation s’exprime par sa capacité à gérer la modulation de puissance thermique de la cogénération. Une cogénération classique peut en général avoir une modulation de puissance entre 60 et 100 %.
- Du taux de charge du ballon associé. En dessous d’une certaine valeur de taux de charge maximum, la cogénération module en puissance. Plus ce taux de charge maximum est élevé, plus la cogénération commence à « pomper » (marche/arrêt important). Ce qui nuit naturellement à longévité du cogénérateur.
Des indicateurs de bon fonctionnement de l’ensemble ballon tampon/cogénérateur sont :
- Un écart de température entre le bas et haut du ballon suffisant pour permettre une modulation de puissance de la cogénération (de l’ordre de 20 K), autrement dit, une bonne stratification du ballon.
- Pour éviter le pompage de la cogénération :
- un différentiel suffisant entre la température donnée par la sonde du haut du ballon et la valeur de consigne de redémarrage de la cogénération (de l’ordre de 5 K) ;
- un différentiel suffisant entre la température donnée par la sonde du bas du ballon et la valeur d’arrêt de la cogénération (de l’ordre de 5 K) ;
En première approche, on pourrait conseiller aux gestionnaires, lorsque la cogénération fonctionne seule, (période pas trop froide), d’évaluer de manière régulière le temps de fonctionnement de la cogénération et surtout le nombre d’arrêts- redémarrages, de démarrage :
- un nombre trop important de démarrages ;
- un temps de fonctionnement court ;
- une mauvaise stratification dans le ballon ;
- …
devront décider les gestionnaires à faire appel soit à l’installateur, à la société de maintenance ou soit à un auditeur.
Régulation individuelle des chaudières d’appoint par rapport à la cogénération
Lorsqu’une ou plusieurs chaudières existantes sont en appoint de la cogénération, les régulations individuelles de chaque chaudière doivent être adaptées par rapport au cogénérateur. Souvent, on observera que lorsque le besoin de chaleur devient supérieur à la puissance thermique des cogénérateurs, on démarre une chaudière d’appoint sans modulation de puissance au niveau du brûleur. Le « boost » de puissance de la chaudière va tout de suite « affoler » la régulation du cogénérateur qui risque de s’arrêter rapidement. Il en résulte un risque non négligeable de « pompage » de la cogénération altérant ainsi :
- la rentabilité de la cogénération ;
- la durée de vie de la cogénération tout en augmentant le risque de panne.
Immanquablement, la chaudière d’appoint devra démarrer :
- pour les anciens modèles en petite flamme ;
- pour les modèles récents au minimum de la plage de modulation (à 10 % pour une chaudière à condensation par exemple).
Hydraulique de l’installation
Le regroupement des équipements de production de chaleur en amont du collecteur principal est primordial pour que le fonctionnement conjoint des chaudières et des cogénérateurs permette une optimisation énergétique de l’ensemble.
Une source de perturbation que l’on peut rencontrer sur des installations existantes est le placement d’une cogénération sur un départ/retour existant du collecteur. C’est en général la solution de facilité pour les raisons suivantes :
- La modification hydraulique est réduite.
- Il n’y a pas d’interruption dans le fonctionnement de l’installation de chauffage. Dans le cas où, par exemple, l’installation de chauffage doit produire en permanence de l’ECS. C’est le cas dans les hôpitaux où l’installation d’ECS n’a pas sa production propre. Ceci dit, il est toujours possible de trouver un compromis.
Les conséquences de cette configuration pourraient être les suivantes :
- problème d’équilibrage des circuits;
- difficulté de réguler correctement l’association des chaudières avec les cogénérateurs.
Dans ce cas de figure, il y aura lieu de reconsidérer l’hydraulique en faisant appel à un auditeur spécialisé.
Exemple de configuration délicate :
Le schéma ci-dessous montre que l’installation du cogénérateur s’est réalisée à postériori. Probablement parce qu’un départ/retour était disponible en bout de collecteur, le circuit de l’installation de cogénération a été placé à l’opposé de la production de chaleur des chaudières.
Exemple de configuration correcte :
On voit ci-dessous que le cogénérateur et les chaudières sont placés d’un même côté par rapport à la distribution de chaleur.
S’assurer que les retours sont froids
Lorsque la chaudière d’appoint est une chaudière à condensation, en période de grand froid la cogénération fonctionnera en même temps que la chaudière à condensation. L’hydraulique de l’installation a toute son importance dans le sens où le retour d’eau chaude vers la chaufferie doit être :
- le plus froid possible pour favoriser la condensation de la chaudière à condensation ;
- adapté aux spécifications de température de retour minimale exigées par le constructeur de cogénération.
On se retrouve ici dans le même cas de cohabitation que celui de chaudières classiques avec une chaudière à condensation, avec une différence de taille : c’est la cogénération qui doit fonctionner un maximum d’heure par an et accessoirement la chaudière à condensation qui doit condenser en support de la cogénération en période froide ou en remplacement de la cogénération lorsque celle-ci ne fonctionne pas.
Cependant, énergétiquement parlant, l’idéal est que l’hydraulique soit conçue pour favoriser à tout moment des retours froids quitte à le réchauffer par un by-pass au niveau des chaudières classiques et du cogénérateur. L’inverse ne fonctionne pas !
Ce cas de figure peut arriver lorsqu’une chaudière classique, faisant partie d’un ensemble chaudières classiques/cogénération a été remplacée par une chaudière à condensation sans modification de l’hydraulique. Dans cette configuration, il y a des chances pour que la chaudière à condensation en appoint de la cogénération ne puisse pas condenser.
On pointera principalement :
- un collecteur bouclé ;
- une bouteille casse-pression pas ou mal régulée;
- …
Évaluer l’efficacité énergétique d’une installation de chauffage centralisée
Où part le combustible ? Notion de rendement
L’efficacité énergétique d’une installation de chauffage se traduit par la notion de rendement global d’installation.
Ce rendement représente le pourcentage d’énergie consommée qui est réellement utile au confort des occupants, le complément de consommation servant à compenser les pertes au niveau de la production, de la distribution, de l’émission et de la régulation :
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Pertes liées à une installation de chauffage centralisée : cliquez avec le curseur sur les intitulés pour visualiser les différentes pertes.
Ordres de grandeur
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Type d’installation |
Rendements en % |
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ηproduction |
ηdistribution |
ηémission |
ηrégulation |
ηglobal |
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| Très ancienne chaudière surdimensionnée ou très peu performante, longue boucle de distribution (années 60-70) | 75 .. 80 % | 80 .. 85 % | 90 .. 95 % | 85 .. 90 % | 46 .. 58 % |
| Ancienne chaudière bien dimensionnée, courte boucle de distribution | 80 .. 85 % | 90 .. 95 % | 95 % | 90 % | 62 .. 69 % |
| Chaudière haut rendement, courte boucle de distribution, radiateurs isolés au dos, régulation par sonde extérieure, vannes thermostatiques, … (années 90 et début 2000) | 90 .. 93 % | 95 % | 95 .. 98 % | 95 % | 77 .. 82 % |
| Chaudière mazout à condensation actuelle, bien dimensionnée et qui condense | 97 .. 98 % | 95 % | 95 .. 98 % | 95 % | 83 .. 87 % |
| Chaudière gaz à condensation actuelle, bien dimensionnée et qui condense | 101 .. 103 % | 95 % | 95 .. 98 % | 95 % | 87 .. 91 % |
Dans une ancienne installation présentant un rendement global de 50 % (situation extrême), il faut 2 kWh en chaufferie (ou 0,2 litre de fuel, puisque 1 litre de fuel produit 10 kWh) pour 1 kWh utile au confort des occupants.
Dans une installation moderne présentant un rendement global de 90 %, il ne faut plus que 1,1 kWh (ou 0,11 litre de fuel) pour fournir le même kWh.
Ce qui fait pencher le rendement vers 90 %
- une nouvelle chaudière qui condense et un nouveau brûleur avec un rendement de combustion voisin de 100 %,
- des conduites bien isolées,
- un découpage du réseau de tuyauterie conforme aux zones thermiquement homogènes (par façade, par occupation, ..),
- la coupure de l’installation en période d’inoccupation,
- une régulation locale tenant compte des apports de chaleur gratuits,
- …
Ce qui fait pencher le rendement vers 60 %
- une chaudière de plus de 25 .. 30 ans, avec un rendement de combustion voisin de 80 %,
- une ancienne chaudière gaz atmosphérique,
- des conduites en cave non isolées,
- des radiateurs logés en alcôve dans un renfoncement du mur extérieur
- un circuit hydraulique unique pour tout le bâtiment,
- …
Évaluer chacune des pertes
Concrètement, il n’est pas possible de chiffrer le rendement global réel d’une installation de chauffage, certains composants, comme le rendement d’émission ou de régulation ne pouvant être évalués que qualitativement.
Il est cependant possible pour chacune des 4 sources de perte (production, distribution, émission, régulation) d’estimer un potentiel d’amélioration et d’en évaluer l’impact sur la consommation globale.
Estimer le surdimensionnement d’une chaudière
Indice : le temps de fonctionnement annuel
Un indice de surdimensionnement d’une installation est le temps de fonctionnement annuel des chaudières.
On considère souvent qu’une installation correctement dimensionnée doit fonctionner durant 1/3 de la saison de chauffe. Cela signifie que sur les 5 800 … 6 500 heures que dure la saison de chauffe, le brûleur fonctionne à pleine puissance durant 1 500 … 2 000 heures. En dessous de ce chiffre, on considère que l’installation est surdimensionnée d’un facteur :
Facteur de surdimensionnement de la production =
(1 500 … 2 000 [h/an]) / Durée de fonctionnement réelle [h/an]
La valeur « 1 500 … 2 000 h » n’est qu’un ordre de grandeur. En effet, le temps de fonctionnement du brûleur dépend non seulement du surdimensionnement du brûleur, mais aussi du mode d’occupation du bâtiment et de gestion du chauffage (importance des périodes de mise au ralenti), ou encore de la présence d’une production d’eau chaude sanitaire combinée.
On peut connaître le temps de fonctionnement équivalent de l’installation à pleine puissance à partir de la consommation annuelle en combustible.
Sachant que 1 m³ de gaz et 1 litre de fuel équivalent à environ 10 kWh :
Temps de fonctionnement du brûleur [h] =
Consommation [m³/an ou l/an] x 10 [kWh/m³ ou l] / Puissance installation [kW]
La puissance de l’installation dont il est question ici est la puissance maximale de l’installation, c’est-à-dire la puissance maximale du brûleur. Plusieurs cas peuvent se présenter :
Cas 1 : une chaudière au fuel
La puissance du brûleur fuel dépend du calibre du gicleur [gal/h ou kg/h] et de la pression de la pompe [bars] qui définissent le débit de combustible. Ces valeurs sont reprises sur la fiche d’entretien annuel des chaudières. En fonction du type de gicleur (calibré suivant la norme européenne ou suivant la norme américaine), on détermine le débit de fuel suivant une des formules :
où :
- qfuel = débit de fuel
- qgicleur = calibre du gicleur (repris dans la fiche d’entretien)
- p = pression de la pompe fuel (reprise dans la fiche d’entretien)
Pbrûleur [kW] = qfuel [litres/h] x 10 [kWh/litre]
Cas 2 : une chaudière au gaz
Dans le cas d’une chaudière gaz à brûleur atmosphérique, le débit de gaz ne peut être réglé. Les renseignements sont donc directement repris sur la plaque signalétique de la chaudière :
- soit directement sous forme d’une puissance (« charge calorifique » ou « puissance brute ») en [kW],
- soit sous forme d’un débit de gaz en [m³/h] qu’il faut multiplier par 10 [kWh/m³] pour obtenir la puissance en [kW].
Dans le cas d’une chaudière gaz à brûleur pulsé, il faut relever le compteur gaz pendant la durée de fonctionnement du brûleur et diviser le volume de gaz mesuré par la durée de fonctionnement du brûleur en heure :
Puissance brûleur gaz [kW] =
Consommation gaz [m³] / Temps marche brûleur [h] x 10 [kWh/m³]
Si le temps de fonctionnement du brûleur est trop court pour permettre la mesure, une mesure cumulée sur plusieurs périodes de fonctionnement conviendra.
Cas 3 : Plusieurs chaudières ou brûleurs à 2 allures
- Dans le cas d’un brûleur 2 allures, le calcul sera fait sur base de la deuxième allure, c’est-à-dire avec la puissance maximale.
- Dans le cas d’une chaufferie composée de plusieurs chaudières, on somme la puissance de chaque chaudière.
Attention, dans le cas d’une puissance totale répartie en plusieurs allures de brûleur et/ou plusieurs chaudières, les conclusions que l’on peut tirer du calcul du nombre d’heures de fonctionnement peuvent varier en fonction du type de régulation appliquée.
| Exemple.
Un bâtiment de bureaux consomme 25 000 litres de fuel par an. La régulation est estimée comme performante (ralenti nocturne, guère de surchauffes, …). La chaufferie comprend une chaudière de 400 kW dont un extrait de la fiche d’entretien est repris ici :
Selon cette dernière, la puissance du brûleur est de : 10 [kWh/litre] x 5 [gal/h] x 3,78 [litres/gal] x (19 [bars] / 7 [bars]) 1/2 = 311 [kW] Le temps de fonctionnement du brûleur à cette puissance est de : 25 000 [litres/an] x 10 [kWh/litre] / 311 [kW] = 804 [heures/an] On peut donc soupçonner en première analyse que la chaudière a une puissance 2 fois trop élevée. |
La puissance spécifique en fonction du degré d’isolation du bâtiment
On peut vérifier le dimensionnement d’une installation de production de chaleur en utilisant le tableau suivant :
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Puissance de l’installation de chauffage en [W/m³ chauffé] |
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| V/S | Niveau d’isolation globale du bâtiment K | |||
| K55 | K65 | K70 | K150 | |
| 0,5 | 38,3 | 44,8 | 48 | 70,1 |
| 1 | 22,7 | 26 | 27,6 | 49,1 |
| 1,5 | 19,9 | 22,3 | 23,4 | 42,1 |
| 2 | 18,6 | 20,7 | 21,8 | 38,6 |
| 3 | 17,4 | 19,8 | 20,9 | 35,1 |
| 4 | 16,2 | 17 | 17,4 | 33,3 |
Ici, il ne s’agit pas de calculer précisément le niveau K du bâtiment (cela reviendrait à calculer les déperditions du bâtiment) mais plutôt de choisir un ordre de grandeur sur base des exemples suivants :
K55 = le niveau d’isolation obligatoire en Région wallonne pour tout bâtiment assimilé à du logement construit depuis 1996.
K65 = le niveau d’isolation obligatoire en Région wallonne pour tout immeuble de bureaux ou école construits depuis 1996.
K70 = le niveau d’isolation obligatoire en Région wallonne pour tout bâtiment assimilé à du logement construit entre 1984 et 1996.
K150 = le niveau d’isolation d’un ancien bâtiment non isolé et complètement « passoire ».
V/S = le rapport entre le volume chauffé [m³] et la surface déperditive du bâtiment [m²] (surface des parois entourant le volume chauffé : murs extérieurs, murs en contact avec des locaux non chauffés, plancher inférieur, plafond ou toiture).
Ce tableau a été établi pour un taux de renouvellement d’air du bâtiment de 0,7 vol/h, une température extérieure de base de – 8°C et une température intérieure de consigne de 20 °C.
| Pour adapter ce tableau à votre propre situation. Le dimensionnement d’une chaudière doit se faire selon la norme décrite ci-dessous. |
| Exemple.
Bâtiment d’école de 15 x 40 m au sol. Les façades sont composées de simples vitrages et de panneaux légers contenant 4 cm d’isolant. Les murs pignons ne sont pas isolés. Le plancher du rez-de-chaussée repose sur le sol et le plafond du premier étage est en contact avec des combles non occupés en non isolés. Le volume chauffé « V » est de : 40 [m] x 15 [m] x 5,6 [m] = 3 360 [m³] La surface déperditive du bâtiment « S » est de : sol = 15 [m] x 40 [m] (sol) + 15 [m] x 40 [m] (plafond) + 40 [m] x 5,6 [m] x 2 (façades) + 15 [m] x 5,6 [m] x 2 (pignons) = 1 816 [m] V/S = 1,9 Étant donné le type de bâtiment non isolé, on peut grossièrement estimer le niveau d’isolation globale à : K150 Si l’installation de chauffage a été correctement dimensionnée, la puissance installée doit être voisine de : 38,6 [W/m³], soit 38,6 [W/m³] x 3 360 [m³] = 130 [kW] Remarquons que l’on est loin des 60 W/m³ utilisés par certains chauffagistes qui ne prennent pas la peine de dimensionner la chaudière suivant la norme ! |
Le dimensionnement suivant la norme NBN B62-003
Les méthodes ci-dessus ne peuvent être utilisées pour dimensionner réellement une installation. Elles ne peuvent servir qu’à donner un ordre de grandeur de la puissance à installer.
Le dimensionnement d’une nouvelle chaudière doit se faire en calculant les déperditions du bâtiment suivant les normes NBN EN 12831 (2003) et NBN B62 – 003. Pour obtenir un outil pour dimensionner votre chaudière suivant la norme, cliquez ici !
Évaluer l’état mécanique du réseau de distribution
Causes de corrosion
Dans des conditions normales d’exploitation, c’est en principe toujours la même eau qui circule dans une installation de chauffage. Il ne faut procéder à un remplissage d’appoint qu’une ou deux fois par année. Dans ce cas, la corrosion intérieure d’une installation est pratiquement négligeable et ne progresse que très lentement.
La principale cause de corrosion sérieuse réside dans un apport prolongé d’oxygène dans le réseau de conduites. Cet apport peut être provoqué par :
- Des fuites et donc un remplissage d’appoint fréquent avec de l’eau neuve (contenant de l’oxygène « actif »).
- Une dépression localisée dans le réseau, de sorte que de l’air est aspiré par des points inétanches (raccords, purgeurs, …). Il faut en chercher la cause dans un vase d’expansion mal placé ou sous-dimensionné.
- Un vase d’expansion défectueux ou sous-dimensionné.
- Un ancien vase d’expansion à l’air libre (vase ouvert).
Une autre cause de corrosion peut être la multiplication des types de métaux dans une même installation, comme le mélange de cuivre et d’acier.
Appoint d’eau : un ordre de grandeur
La situation peut être considérée comme anormale et dangereuse pour l’installation si la quantité d’eau ajoutée annuellement dépasse :
1 litre par kW installé
Pour établir ce ratio, il faut évidemment pouvoir chiffrer la quantité d’eau d’appoint, ce qui est quasi impossible sans un compteur d’eau sur l’alimentation de ville.
Contrôle du vase d’expansion
Vase d’expansion à pression variable et à pression constante.
Que se passe-t-il quand un vase d’expansion est trop petit, dégonflé ou encore avec une membrane devenue poreuse ?
Si la membrane se perce, l’eau va remplir l’entièreté du volume du vase d’expansion. A froid, la pression dans l’installation va chuter et le gestionnaire de l’installation aura tendance à remettre de l’eau. Un indice de détérioration du vase : même lorsque la pression est fortement descendue, elle remonte très rapidement dès que l’on ouvre l’arrivée d’eau de ville.
Quand cette eau va chauffer comme plus rien ne pourra reprendre le volume de dilatation de l’eau et, sous la montée en pression, les soupapes de sécurité vont s’ouvrir, rejetant de l’eau (des traces de calcaire et de corrosion au niveau de la soupape est un signe).
Quand l’eau va se refroidir, puisqu’il manque de l’eau, la pression dans l’installation apparaîtra de nouveau trop basse et le gestionnaire rajoutera de nouveau de l’eau. Et ainsi de suite, jusqu’à ce que l’entartrage et la corrosion liés à l’ajout perpétuel d’eau n’attaquent l’installation de façon irréversible.
Comment contrôler un vase d’expansion ?
Un vase d’expansion ne peut jamais être rempli d’eau. Si c’est la cas, l’eau ne dispose plus de volume pour se dilater.
> Contrôle 1 : Un vase doit sonner « creux » lorsqu’on le frappe du côté « air ».
Vase d’expansion à membrane ou à vessie.
> Contrôle 2 : si la pression statique de l’installation diminue et que très peu d’eau suffit pour augmenter brusquement la pression, il y de forte chance que la membrane du vase soit déchirée ou poreuse.
> Contrôle 3 : une pression de gonflage trop faible peut mettre en dépression certaines parties du réseau et provoquer des entrées d’air parasites. Or, il faut savoir qu’un vase d’expansion à pression variable, se dégonfle avec le temps (c’est comme un pneu de voiture). Il faut donc vérifier régulièrement sa pression de gonflage. Pour cela, il faut isoler le vase, le vidanger, vérifier sa pression à vide et le regonfler si nécessaire (un vase d’expansion dispose d’une pipette semblable à celles des roues de voiture).
La pression à respecter doit être égale à :
Pgon [bar] = (h [m] / 10) + 0,3 [bar],
* avec un minimum à respecter de 0,5 bar
où,
- h est la différence de hauteur [m] entre le vase d’expansion considéré comme étant au point le plus bas de l’installation et le point le plus haut de l’installation.
> Contrôle 4 : le dimensionnement correct du vase d’expansion est primordial. Cela comprend le choix de son volume, mais également de sa pression de gonflage et de remplissage. Il peut donc être utile, en cas de doute de contrôler le dimensionnement du vase.
Cliquez ici, pour en savoir plus sur :
| Le choix, l’emplacement et le dimensionnement correct du vase d’expansion. |
Auditer rapidement une installation de chauffage
Production de chaleur
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Repérer le problème |
Projet à étudier |
Rentabilité |
| Le rendement de combustion est-il supérieur :
– à 88 % s’il s’agit d’une ancienne chaudière ? – à 91 % s’il s’agit d’une nouvelle chaudière ? – à 98 % s’il s’agit d’une chaudière à condensation ? Si non, analyse de l’attestation d’entretien : 1. le pourcentage de CO2 des fumées est-il inférieur à 12% en fuel ou 10% en gaz ? 2. existe-t-il un régulateur de tirage sur la cheminée et est-il correctement réglé ? (Une dépression dans la cheminée > 20 Pa est un indice de tirage trop important). 3. la chaudière est-elle « propre » (pas encrassée) ? (température fumée < 200°C, entretien régulier) 4. la chaudière est-elle exempte de traces d’inétanchéité à l’air ? (fumées noires, rouille le long de la jaquette, vision de la flamme à travers la jaquette) 5. la puissance du brûleur est-elle inférieure à celle de la chaudière ? 6. la ventilation de la chaufferie est-elle suffisante ? |
La performance doit être améliorée.
Si le rendement reste inférieur à 88% après avoir effectué les améliorations possibles (régler le brûleur, colmater et nettoyer la chaudière, réguler le tirage, diminuer la puissance du brûleur), remplacer le brûleur et/ou la chaudière. |
+ + + Remplacer la chaudière et le brûleur : gain jusqu’à 15 % de la consommation totale. Remplacer le brûleur : gain de 3 à 10 %. Placer un régulateur de tirage : de 1 à 3 %. Diminuer la puissance du brûleur existant (mettre un gicleur de plus petit calibre) : de 1 à 2 %. |
| La chaudière est-elle une ancienne chaudière gaz atmosphérique ? | Remplacer la chaudière par une chaudière munie d’un brûleur à air pulsé ou d’un ventilateur d’extraction sur les fumées. |
+ + + Investissement rentabilisé en 5 ans si maintien de la chaudière en température. |
| L’isolant de la chaudière est-il détérioré, voire absent ?
Le corps de la chaudière est-il bien isolé ? entièrement et supérieur à 3 cm ? La jaquette est-elle froide au contact de la main ? inférieure à 35 °C ? |
Réisoler la jaquette.
Remplacer la chaudière. |
+ +
Remplacer la chaudière et le brûleur : jusqu’à 15 % de la consommation totale. |
| Le brûleur est-il à deux allures et ces allures sont-elles bien régulées en cascade ? (ex : consigne d’aquastat de 1ère allure > consigne d’aquastat de 2ème allure + 10°C) | Modifier la régulation de l’enclenchement des étages du brûleur. |
+ + + Gain : 2..3 % de rendement. |
| L’aspiration d’air du brûleur est-elle fermée à l’arrêt ? | Corriger le raccordement électrique du brûleur.
Débloquer le clapet pour qu’il se ferme. Remplacer le brûleur. |
+ + + Gain : 2 .. 3 % de rendement. |
| Chaudière surdimensionnée ?
La puissance du brûleur est-elle inférieur à celle de la chaudière ? Le brûleur est-il trop puissant ? la flamme tape au fond du foyer ? Rapport consommation [kWh] / puissance [kW] < 1000 h (bâtiment bien isolé) … 1 500 h (bâtiment ancien) ? Les cycles de fonctionnement du brûleur sont-ils longs ? (sup à 4 min. en hiver) ? |
Diminuer la puissance du brûleur (modifier le gicleur en restant dans les limites admises).
Diminuer la puissance chaudière lors du remplacement de la chaudière et/ou du brûleur. |
+ + + Investissement plus faible lors du remplacement. |
| Si chaudière à condensation, la température de l’eau de retour est-elle < 50°C ? | Améliorer le réseau hydraulique pour valoriser la chaudière à condensation.
Diminuer la vitesse de circulation, éviter les soupapes différentielles, placer des circulateurs à vitesse variable. Adapter la régulation de la production d’eau chaude sanitaire combinée. |
+ + … 6…% de la consommation de chauffage. |
| Si l’installation est composée de plusieurs chaudières :
– Sont-elles régulées en cascade ? – Sont-elles équipées de vannes d’isolement motorisées ? ou d’un circulateur propre avec un clapet anti-retour ? – le maintien en température de toutes les chaudières est-il évité ? |
Réguler les chaudières en cascade |
+ +
|
| S’il existe des besoins de chaleur et d’électricité continus et simultanés, sont-ils valorisés par une installation de cogénération ? | Évaluer la faisabilité d’un projet de cogénération |
+ + |
Distribution de chaleur
|
Repérer le problème |
Projet à étudier |
Rentabilité |
| Les conduites et les vannes traversant les locaux non chauffés en permanence (chaufferie, gaines techniques, faux-plafonds, …) sont-elles isolées ? | Isoler les conduites (ainsi que les vannes) dans les locaux non chauffés en permanence (gaines techniques, faux-plafonds, …). |
+ + + TR = moins d’un an Gain = 90 % des pertes de la conduite. |
| La vitesse des circulateurs est-elle trop élevée ?
Par grand froid (T° < 0°C), la différence de température entre le départ et le retour des circuits est-elle > 15°C? La somme des puissances électriques des circulateurs est-elle inférieure à 2 millièmes de la puissance des chaudières ? |
Réduire de vitesse les circulateurs à plusieurs vitesses. |
+ + + gain : … 40…% de la consommation électrique des circulateurs. |
Si l’installation est équipée :
la pompe de circulation est-elle à vitesse variable ? |
En cas de remplacement de circulateur, placer des circulateurs à vitesse variable. |
+ gain : 40 … 50 % de la consommation du circulateur. |
| Les locaux en bout de circuit de chauffage sont-ils aussi bien chauffés que les autres ?
Des locaux défavorisés (difficiles à chauffer) ou présentant de problèmes d’inconfort indiquent un problème d’équilibrage du réseau. |
Equiper le départ des circuits de vannes d’équilibrage et les radiateurs/ventilo-convecteurs de tés de réglage, puis équilibrer l’installation. |
+ + Amélioration du confort, l’économie dépend de la surchauffe existante pour satisfaire les occupants des locaux mal chauffés (1°C de trop…7 à 8 % de surconsommation). |
| Le circuit hydraulique est-il découpé par zones de besoins homogènes ? ou faut-il chauffer tout un bâtiment ou toute une zone pour quelques locaux occupés ?
(Circuits séparés en fonction de l’orientation et de l’usage des locaux : horaires d’utilisation, température de consigne, etc.. et régulation distincte par circuit). |
Adapter le découpage du réseau aux besoins des locaux et placer une régulation par zone. |
+ Dépend de l’ampleur des zones chauffées inutilement. |
| Certaines parties du réseau sont-elles corrodées ?
L’appoint d’eau est-il inférieur à 1 litre par kW installé par an ? |
Évaluer l’état mécanique du réseau de distribution |
+
|
Émission de chaleur
|
Repérer le problème |
Projet à étudier |
Rentabilité |
| Les allèges sont-elles isolées ?
Les allèges sont-elles vitrées ? |
Coller un isolant avec couverture réfléchissante au dos du radiateur |
+ + + TR = de 1 à 3 ans |
| La surface inférieure des planchers chauffant est-elle isolée ? | Placer un isolant sous les planchers chauffant |
+ + + TR = de 1 à 3 ans |
| Les radiateurs sont dégagés et libres d’obstacles ?
Les occupants évitent-ils d’encombrer les équipements ? |
Libérer les radiateurs des entraves au bon passage et à la bonne diffusion de la chaleur |
+ + Effet immédiat! |
| La température de surface du radiateur est-elle homogène ? est-il chaud en bas et froid en haut ? | Purger l’air présent |
+ + |
| La température de surface du radiateur est-elle homogène ? est-il froid en bas et chaud en haut ? | Augmenter le débit d’alimentation |
+ + |
Régulation
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Repérer le problème |
Projet à étudier |
Rentabilité |
| La régulation du chauffage a-t-elle un programme de jour et un programme de nuit ? | Arrêter l’installation de chauffage la nuit et le week-end, avec un contrôle de température par thermostat d’ambiance. |
+ + + Gain de 5 à 30 %, suivant la situation de départ. |
| Le nombre de jours programmables des horloges correspond-il au mode d’occupation des locaux ?
(Peut-on faire une programmation différente un jour de semaine et le week-end, peut-on programmer à l’avance les journées de congé, …?). |
Remplacer l’horloge afin de pouvoir programmer le fonctionnement de l’installation conformément à l’utilisation du bâtiment. |
+ + + Gain de 5 à 15 %. |
| Les horaires appliqués correspondent-ils réellement à l’occupation ? | Adapter les horaires de la régulation aux horaires d’occupation réels du bâtiment |
+ + + |
| Les circulateurs sont-ils arrêtés lorsqu’il n’y a pas de besoins de chauffage ?
(En été, en coupure de nuit,etc., lorsque les vannes mélangeuses sont fermées). |
Arrêter les circulateurs lorsqu’il n’y a pas de besoin de chauffage. |
+ + Gain de 50 % de la consommation des circulateurs. |
| La température ambiante de consigne en chauffage est-elle respectée dans les différents locaux ? | Corriger le réglage des courbes de chauffe. |
+ + + 1°C de trop…7 à 8 % de surconsommation. |
| Les radiateurs des locaux ensoleillés ou à forte occupation sont-ils équipés de vannes thermostatiques ? | Placer des vannes thermostatiques dans les locaux où il y a surchauffe. |
+ + 1°C de trop…7 à 8 % de surconsommation. |
| De l’eau est-elle régulièrement ajoutée au réseau ?
Le vase d’expansion sonne-t-il « plein » (et non « creux ») ? (Signe d’une fuite de l’installation et, à terme, d’un risque de corrosion). |
Remédier à la cause de l’insuffisance d’eau, trouver l’origine de la fuite. | Évite l’ajout d’eau trop fréquent dans la chaudière, entraînant une corrosion de l’installation et une surconsommation due à l’entartrage. |
Évaluer l’efficacité énergétique de la régulation
Le point de départ : le relevé de l’installation
Pour analyser la régulation d’un bâtiment, pour imaginer de nouvelles solutions et en discuter avec le gestionnaire de l’installation de chauffage voire l’installateur, il est très utile de commencer par tracer le schéma hydraulique de l’installation de chauffage. C’est un schéma simplifié reprenant les chaudières, les tuyauteries, les corps de chauffe, … sur lequel on pourra ensuite greffer les équipements de régulation. Notons que l’on parle ici de « schéma hydraulique » parce que ce sont les installations de chauffage à eau chaude qui sont actuellement les plus fréquemment rencontrées, mais le raisonnement est similaire pour les installations de chauffage à air chaud.
Idéalement, un tel schéma doit déjà exister et se trouver dans la chaufferie. L’installateur en a généralement une copie. À défaut, …il faudra le recomposer ! Ce travail est mis à jour à chaque modification de l’installation. Mieux, il est placé dans une double pochette plastique de protection, avec le carnet d’entretien de l’installation. Dans ce carnet sont notées toutes les interventions effectuées sur l’installation de chauffage, les plaintes des occupants, les modifications de réglage qui ont suivi, … Quelle mine d’informations pour un nouvel intervenant !
Pour réaliser le schéma, la tâche consiste « à suivre les tuyaux » et à dresser un plan simplifié du réseau.
| Exemple : principe de régulation d’une installation existante et son schéma hydraulique. Voici typiquement le type de schéma de principe d’une installation que l’on a à sa disposition ou que l’on doit générer soi-même.
On reconnaît :
|
- Production de chaleur,
- Distribution de chaleur : découpage du bâtiment en zones disposant d’un circuit d’alimentation distinct et distribution vers chaque zone,
- Émission de chaque corps de chauffe.
On retrouve alors les 3 niveaux de régulation qui y sont associés :
- Production : régulation de la chaudière (ou de la cascade de chaudières) et régulation de la température de la boucle primaire,
- Distribution : régulation de la température de chaque départ,
- Émission : « finition » de la régulation, par exemple via les vannes thermostatiques.
| Des symboles conventionnels existent pour représenter les divers équipements. En les utilisant, on simplifie les représentations et on utilise un langage commun aux hommes de métier. |
| Exemple :
Voici, à titre d’exemple, le schéma d’une installation comportant 1 chaudière et 3 circuits consommateurs, un circuit de chauffage pour radiateurs en façade Nord, un circuit pour radiateurs en façade Sud (avec présence d’une sonde d’ensoleillement) et un circuit pour l’échangeur d’eau chaude sanitaire.
|
La campagne de mesure : un outil pour tous
Dans les grandes installations modernes, les mesures et l’historique des différents capteurs alimentant le système de régulation sont parfois disponibles. Nous ne traiterons pas ce cas ici. En effet, nous nous concentrerons uniquement sur la situation la plus courante, situation où l’installation est éventuellement équipée de capteurs, mais dont l’historique de mesure n’est disponible par l’utilisateur.
Les deux premières photographies montrent des capteurs qui mesurent la température de départ de deux circuits de chauffage. Pour information, ces capteurs sont connectés à la régulation électronique de l’installation (voir dernière photo) qui maintient cette température de départ à un certain niveau. Nous supposons ci-dessous que l’historique de ces capteurs intégrés à la régulation n’est pas disponible par l’utilisateur.
Sur base du schéma de principe de l’installation, il est opportun de placer plusieurs sondes de température pour vérifier le comportement de cette installation, pour réaliser son diagnostic. Il s’agit essentiellement de mesurer :
- La température de départ et de retour de certains circuits de chauffage en mesurant la température de la surface métallique des conduites. Si la température de départ est régulée de manière climatique, la présence d’une sonde permet de vérifier si la température de départ correspond bien aux paramètres de la courbe de chauffe, voire si la courbe de chauffe est correctement fixée. La température de retour peut aussi présenter un certain intérêt. Dans le cas des chaudières à condensation, on peut vérifier que la température de retour vers la chaudière est généralement inférieure au point de rosée du gaz (~ 55 °C) ou du mazout (~ 47.5 °C). Cela permet donc de vérifier que la chaudière condense effectivement ! La pratique montre que dans beaucoup d’installations les chaudières à condensation ne condensent pas parce que la température de retour n’est pas suffisamment basse.
- La température dans différentes zones thermiques au moyen de sondes de température ambiante. On peut détecter la présence d’une température trop basse, synonyme d’inconfort, ou une température trop élevée par rapport à la consigne, synonyme de surconsommation voire d’inconfort. En outre, on peut vérifier si l’intermittence du chauffage correspond bien à l’horaire d’occupation du bâtiment.
- La mesure de la température extérieure toujours au moyen d’une sonde de température ambiante. Néanmoins, il faudra être vigilant et la placer à l’ombre pour que la mesure ne soit pas faussée par le rayonnement du soleil.
La première et la deuxième figure montrent une sonde « temporaire » de mesure de la température de surface d’une conduite placée par un auditeur : le capteur est maintenu contre la conduite au moyen d’une bande en velcro assurant ainsi une bonne mesure. La dernière figure montre un type de sonde de température ambiante voire de température extérieure. Comme on le voit, ces capteurs ne sont pas équipés d’alimentation électrique, mais de piles si bien qu’avec leur taille réduite, ils peuvent être facilement placés au sein de l’installation de chauffage.
À l’heure actuelle, le prix des sondes mesurant la température est devenu très abordable. Au regard des économies d’énergie qu’une optimisation de la régulation peut engendrer, l’investissement dans ces appareils de mesure est souvent négligeable. En outre, les sondes sont fournies avec un logiciel qui permet de traiter très facilement les données. Il permet d’extraire les données de la sonde et de l’importer vers un ordinateur ainsi que de visualiser très facilement ces données pour effectuer son diagnostic. La paramétrisation des sondes est souvent très simple et très intuitive. Les sondes possèdent une mémoire d’enregistrement assez importante pour permettre de collecter plusieurs semaines voire plusieurs mois de mesures (suivante le laps de temps entre chaque mesure de température réalisée). Il n’est pas nécessaire de « veiller » en permanence sur l’installation de mesure pendant la campagne. Par conséquent, la campagne de mesure n’est pas onéreuse et n’est pas une question des spécialistes !
| Reprenons l’exemple ci-dessus
Dans cette installation, on est en présence d’une chaudière dont le brûleur est régulé pour maintenir le départ à un certain niveau de température. La boucle primaire alimente deux circuits qui correspondent aux pièces de la façade Nord et Sud. La température de départ de chaque circuit est régulée en fonction de la température extérieure (régulation climatique) et d’une vanne 3 voie. Des capteurs de température sont déjà présents pour cette régulation, mais les valeurs mesurées sont non accessibles. Dans ce cas, une manière efficace de vérifier le fonctionnement réel de cette installation est de placer des sondes de température de surface juste en aval des vannes 3 voies sur les 2 circuits de chauffage ainsi qu’une sonde de température à l’extérieur du bâtiment. En outre, si on peut placer une ou plusieurs sondes dans les pièces relatives aux circuits Nord et Sud, on aura une bonne idée du confort rencontré dans le bâtiment, de l’adéquation entre la température de départ des circuits de chauffage et le confort (ou la surchauffe) rencontré. Finalement, si la chaudière possède un mode de régulation spécifique, notamment en ce qui concerne la gestion de l’eau chaude sanitaire, on peut placer des capteurs sur le collecteur primaire afin de vérifier si la température de la chaudière évolue correctement suivant ce mode de régulation. |
La chaleur fournie est-elle adéquate en intensité ?
Ou le respect de la température de consigne …
Souvent en présence d’une régulation climatique
Dans la plupart des installations de chauffage dans le secteur tertiaire, la température de l’eau distribuée dans le bâtiment est régulée en fonction de la température extérieure (c’est-à-dire par une régulation climatique) au moyen :
- d’une sonde extérieure ;
- d’une vanne mélangeuse ;
- d’une courbe de chauffe.
Ce mode de régulation est intéressant, car il permet de limiter les pertes des circuits de distribution et parfois des chaudières. En outre, il est presque indispensable pour permettre un fonctionnement correct des vannes thermostatiques. Appliqué seul, la régulier climatique est cependant rarement suffisante, d’autant plus que son réglage laisse souvent à désirer.
| Pour en savoir plus sur le choix du mode de régulation. |
| Pour comprendre le réglage d’un régulateur avec courbe de chauffe. |
Absence de régulation locale
Tout d’abord, le chauffage n’est totalement efficace que si les besoins de tous les locaux desservis avec une même température d’eau, ont des besoins identiques :
- même exposition ;
- mêmes apports internes ;
- même surdimensionnement des émetteurs.
Dans le cas contraire, il est impossible, sans régulation locale complémentaire, même avec le réglage global le plus fin, de contenter tout le monde, d’éviter les surchauffes locales et une régulation par « ouverture des fenêtres ». Ces éléments sont source de surconsommation voire d’inconfort.
Si sur un même circuit de distribution, il existe des locaux soumis à des apports de chaleur gratuits (nombre d’occupants élevés, ensoleillement, équipement plus important, ….), pratiquement, seules des vannes thermostatiques peuvent y limiter l’émission de chaleur et permettre des économies d’énergie.
| Placer des vannes thermostatiques. |
Mauvais réglage de la courbe de chauffe
Bien souvent la température de l’eau envoyée dans l’installation est trop élevée. Il y a plusieurs raisons à cela :
- Le réglage des courbes de chauffe est effectué de façon « standard » par le chauffagiste ou la société en charge de la régulation (à l’installation ou la maintenance), sans connaître réellement le comportement thermique du bâtiment, les caractéristiques des émetteurs et le souhait des occupants.
- À chaque plainte, le responsable technique du bâtiment modifie le réglage de la courbe, le plus souvent au hasard, en redressant la courbe ou en changeant le déplacement parallèle (afin d’obtenir une température de départ plus élevée). Souvent, aucun historique des réglages successifs n’est tenu, il est donc impossible d’optimiser la température d’eau pour toute la saison de chauffe.
- Ou tout simplement, la régulation est absente. Le gestionnaire du bâtiment modifie manuellement la température de la chaudière ou la position des vannes trois voies dont le moteur est inopérant en fonction des saisons.
| Tracer la courbe de chauffe programmée sur le régulateur. |
| Histoire vraie : une installation de chauffage d’une piscine sans régulation (globale et locale).
Le gestionnaire de cette installation tourne manuellement, chaque matin, les vannes mélangeuses, en fonction de sa perception du climat (il ne dispose même pas d’un thermomètre). Pour la régulation de chaque local, les occupants ouvrent ou ferment plus ou moins leur fenêtre. La régulation a, en fait, été déconnectée, il y a plusieurs années, suite à un litige avec le chauffagiste. Rien ne fut entrepris depuis. Une bonne part des moteurs de vanne sont « hors service » et certaines vannes même fermées laissent passer de l’eau chaude. Ceci a pour conséquence de chauffer certaines zones même en été. |
Or il faut savoir que chaque bâtiment doit avoir une courbe de chauffe unique, en fonction,
- des caractéristiques des émetteurs ;
- de la température intérieure souhaitée ;
- des caractéristiques thermiques du bâtiment.
Cette courbe de chauffe doit être réglée une fois pour toutes et reste valable quelle que soit la saison. Elle ne doit être modifiée que si un des 3 paramètres ci-dessus est modifié, par exemple, si on remplace les anciennes menuiseries par des doubles vitrages.
| Régler les courbes de chauffe. |
Ordre de grandeur
Il est difficile de chiffrer l’impact énergétique de tels défauts de régulation. Celui-ci n’est cependant pas négligeable. Pour s’en convaincre, on peut retenir l’ordre de grandeur suivant :
Dans un local dont la température de consigne est de 20 °C
un degré de trop = 7 .. 8 % de surconsommation !
La chaleur fournie est-elle adéquate suivant les lieux ?
Situation fréquente : les horaires d’occupation des locaux ne correspondent pas avec le découpage du réseau hydraulique.
- Certains locaux doivent être chauffés en dehors des heures d’occupation du reste du bâtiment (réunion en soirée, conciergerie, salle de sport d’une école, …) et imposent le chauffage inutile de l’ensemble.
- Certains locaux ne doivent pas être chauffés en permanence durant la journée (internat dans une école, bibliothèque ouverte 1 jour par semaine, …), mais le sont, car ils ne disposent pas d’une régulation particulière.
On peut évaluer grossièrement l’impact énergétique de telles situations :
| Exemple.
Considérons une école chauffée 24 h sur 24 à cause de la conciergerie qui occupe 10 % de la surface totale. Si on imagine que la coupure du chauffage dans ce type d’établissement permet une économie de 30 %, l’économie totale réalisable si on dissocie le chauffage de la conciergerie de celui de l’école peut être estimée à : 0,3 x 0,9 = 0,27 ou 27 % |
Différentes solutions peuvent être envisagées, avec des coûts extrêmement variables :
- modifier les circuits hydrauliques ;
- placer des vannes de zones ;
- placer des vannes thermostatiques programmables ;
- modifier l’occupation des locaux.
Cette dernière solution est souvent oubliée. Pourtant, une réorganisation des horaires ou des lieux d’activités permet d’éviter de gros investissements. Par exemple, pourquoi ne pas essayer d’organiser la réunion hebdomadaire du club de scrabble dans l’aile du bâtiment de toute façon chauffée pour les internes ?
| Redécouper la régulation des différentes zones. |
La chaleur fournie est-elle adéquate dans le temps ?
Utilité de l’intermittence
On entend encore parfois la réflexion : « Cela ne sert à rien de couper le chauffage durant la nuit, la chaleur économisée est repayée en début de journée suivante pour recharger les murs ! » C’est faux !
Image de la consommation de chauffage sans intermittence et avec intermittence.
La consommation d’un bâtiment est proportionnelle à la différence de température sur l’année entre l’intérieur et l’extérieur. On voit donc que l’on ne peut faire que des économies en coupant l’installation de chauffage quand le bâtiment est inoccupé.
On a toujours intérêt à couper le chauffage la nuit. Il est vrai que la décharge des murs devra être compensée par une surconsommation en début de journée pour les remettre à température. Mais le gain énergétique provient de la diminution des déperditions nocturnes. Et donc, plus la température intérieure descendra, plus l’économie augmentera.
Au pire, la coupure n’entraînera quasi pas de diminution de la température intérieure (cas d’un bâtiment fort inerte et très isolé) et l’économie d’énergie sera quasi nulle. Mais jamais on ne consommera plus.
| Il est difficile d’évaluer précisément l’économie que l’on réalisera en pratiquant une intermittence du chauffage.
Par exemple, si avant la pratique de l’intermittence, un bâtiment était chauffé 24h/24 et qu’avec cette pratique, ce bâtiment n’est plus chauffé que deux heures par jour, la nouvelle consommation ne sera pas de 2/24ème, mais bien du tiers ou de la moitié de ce qu’elle était initialement. Pourquoi ? À cause de l’inertie du bâtiment … Pour en savoir plus sur les éléments qui influencent l’économie réalisée. |
Abaissement de la courbe de chauffe
Dans la plupart des installations de chauffage, l’intermittence de chauffage (de nuit, de week-end) s’effectue par un abaissement de la courbe de chauffe : en fonction d’une horloge, la température de l’eau circulant dans l’installation est abaissée par rapport à la température d’eau de jour.
Pratiquer de la sorte est le mode de ralenti le moins efficace (et pourtant, il est encore installé fréquemment de nos jours).
En effet, en période d’inoccupation, on continue toujours à chauffer le bâtiment, mais avec de l’eau moins chaude. La chute de température dans le bâtiment est donc nettement plus lente que si on coupait entièrement l’installation jusqu’à ce que la température intérieure d’inoccupation soit atteinte.
Comparaison qualitative entre les types de mode d’intermittence :
évolution de la température intérieure en fonction de l’horaire d’occupation 8 .. 18h.
L’économie réalisée par l’intermittence dépend évidemment du temps de coupure possible.
| Exemple.
Prenons l’exemple d’une école ouverte de 8h00 à 18h00, 182 jours par an. Le temps d’inoccupation durant la saison de chauffe est de près de 70 % ! Les économies réalisables en y pratiquant l’intermittence du chauffage avec un optimiseur sont de l’ordre de (à nuancer en fonction du degré d’isolation et de l’inertie thermique du bâtiment) :
|
Vérification des horloges
Mise à l’heure
Dans de nombreuses chaufferies (principalement dans les bâtiments où aucune personne n’est désignée pour suivre quelque peu le fonctionnement de l’installation), les horloges des régulateurs ne sont simplement pas à l’heure ! … Parce qu’il y a eu une coupure de courant, parce que l’on a oublié le changement d’heure en hiver ou en été, ….
Horloge quotidienne
Beaucoup d’horloges anciennes sont quotidiennes, non hebdomadaires, encore moins annuelles. Cela ne correspond pas toujours au mode d’occupation du bâtiment. Par exemple, une horloge quotidienne dans une école entraîne la mise en route de l’installation durant les week-ends, alors que le bâtiment est inoccupé …
Horaires appliqués
Lorsque le moment de la relance et de la coupure est programmé par le gestionnaire (ou le chauffagiste), ce dernier prend souvent ses précautions de manière à éviter les plaintes de occupants et programme un temps de relance exagéré et une coupure, bien après la fin des activités.
Parfois ces horaires trop importants de fonctionnement se justifient par des défauts hydrauliques dans l’installation.
Par exemple, dans une installation déséquilibrée, on avance le moment de la relance pour satisfaire le dernier circuit (celui où il fait toujours froid …). Or le problème ne provient pas du moment choisi pour la relance, mais d’un dysfonctionnement hydraulique de l’installation et il est résolu au prix d’une surconsommation.
| Pour en savoir plus sur le diagnostic de l’inconfort. |
En résumé
Vérifiez si les horaires appliqués correspondent bien à l’occupation et s’ils ne peuvent être réduits … Cela sera peut-être l’occasion de constater que les régulateurs ont été mis en dérogation sur la marche de jour permanente et non sur la marche liée à l’horloge, sans que l’on sache depuis quand ni qui a effectué cette manœuvre ..
Choix de la température d’eau
Potentiomètres basés sur la température ambiante ou sur la température d’eau.
Savez-vous ce que vous réglez en choisissant la consigne de nuit ?
À ce niveau, tous les régulateurs sont différents. Certains prennent comme référence la température intérieure supposée, d’autres la température d’eau. Certains effectuent un abaissement de la température d’eau par rapport au réglage réel de jour, d’autres par rapport à une courbe de chauffe de référence.
Le seul moyen de régler le régulateur en connaissance de cause est de compulser le mode d’emploi du régulateur ou s’il a disparu, d’interroger le fabricant.
Ayons en outre en tête que 4 .. 5 °C de diminution de la température d’eau équivaut à une diminution de la température ambiante d’environ 1 °C.
Vérifier le ralenti réel
Est-on réellement sûr qu’un ralenti du chauffage a lieu lorsque le bâtiment est inoccupé ? Quelqu’un s’est-il déjà promené dans les bâtiments durant le week-end ? Y fait-il réellement froid ?
Cette expérience est parfois riche d’enseignements.
Avec un régulateur qui abaisse la température de l’eau durant l’inoccupation, on ne contrôle pas la température intérieure atteinte en période de ralenti. Est-ce 16 °C, 18 °C, 14 °C … ? Comme on l’a vu, cela a pourtant une importance non négligeable sur la consommation.
| Exemple.
Voici une situation que l’on peut rencontrer et pour laquelle, il n’y aura pas de ralenti alors qu’il est pourtant programmé au niveau de la régulation centrale. Régulation en place :
En journée, le réglage de la courbe de chauffe est trop élevé. La surchauffe qui devrait en résulter est masquée par la présence des vannes thermostatiques. Le mauvais réglage de la courbe de chauffe de jour implique également une courbe de nuit trop élevée. Malheureusement, les vannes thermostatiques ne possèdent pas de consigne de nuit qui pourrait ajuster le tir et laisseront passer un débit maximum dans les radiateurs si la consigne de jour n’est pas atteinte durant la nuit. Il en résultera un abaissement nocturne de température minime, voire quasi nul. |
Le seul véritable moyen de le contrôler est pratiquer un enregistrement de la température intérieure dans plusieurs locaux représentatifs.
Enregistreurs de température.
La vérification du bon fonctionnement du ralenti nocturne reste également d’application même l’intermittence est gérée automatiquement par un optimiseur. En effet celui-ci est très sensible aux perturbations, notamment hydrauliques et risque de fonctionner de façon erronée, sans que le gestionnaire ne s’en aperçoive (relance trop fortement anticipée, …). Il est donc bon que le gestionnaire vérifie régulièrement les paramètres du régulateur (températures d’eau, heures de relance, de coupure, …) et juge de leur cohérence.
| Pour en savoir plus sur les problèmes hydrauliques qui risquent de perturber un optimiseur. |
| Améliorer le ralenti nocturne.
Pas trop de calculs, des projets ! Une horloge s’amortit généralement en moins de temps qu’il en faut pour réaliser les calculs… alors, n’hésitons pas à en placer ! |
Découvrez cet exemple de régulation de chauffage à l’académie de dessin de Molenbeek.
Évaluer l’efficacité du chauffage électrique
Des résistances électriques d’appoints, parfois intégrés dans une bouche de pulsion d’air ou dans une unité terminale, peuvent générer des consommations très élevées.
Évaluer le confort
Surchauffe ?
Si l’installation de chauffage actuelle entraîne des surchauffes dans les locaux, on peut penser que ce soit du à l’usage d’accumulateurs statiques. Ils se chargent durant la nuit et se déchargent statiquement pendant toute la journée. Pour assurer une température suffisante en fin de journée, on a alors tendance à charger trop fort les appareils la nuit.
L’impact énergétique n’est cependant pas négligeable. Dans un local dont la température de consigne est de 20°C :
| un degré de trop = 7 .. 8 % de surconsommation ! |
Tout au contraire, les accumulateurs dynamiques présentent une isolation plus forte de leur paroi et une décharge organisée par un ventilateur, uniquement lorsque le thermostat et la programmation le commandent. Il faut donc évaluer l’économie réalisable et la comparer au coût de remplacement des appareils.
Si les appareils en place sont déjà des accumulateurs dynamiques, c’est le paramétrage du régulateur de charge qui doit être revu.
| Pour la modification des paramètres de réglage de la charge. |
Fluctuation de température ?
Cette fois, c’est probablement parce que le thermostat est du type « tout ou rien ». On le remplacera avantageusement par un régulateur électronique équipé d’un différentiel très faible et travaillant par régulation proportionnelle (= il commence à diminuer l’intensité du chauffage à partir du moment où la température d’ambiance se rapproche de la consigne). Il faut également vérifier la position du thermostat qui n’est peut-être pas fidèle des besoins réels du local.
| Pour plus d’informations sur les thermostats électroniques et leur emplacement. |
Manque de chaleur ?
Deux possibilités :
- Les paramètres de fonctionnement du régulateur de charge doivent être revus,
- À défaut, il s’agirait d’un manque de puissance installée.
Avant de le remplacer par un appareil plus puissant (donc consommant plus), on étudiera les possibilités de réduction des déperditions. Un remplacement de vitrages par exemple. Le confort en sera amélioré.
| Pour plus d’informations sur les paramètres de fonctionnement des régulateurs de charge. |
Évaluer l’efficacité énergétique
Il faut distinguer l’efficacité à la production (en centrale) et l’efficacité à l’utilisation (dans le bâtiment).
Une mauvaise efficacité à la production
Si l’on regarde les choses globalement, suite à son bilan écologique défavorable, l’électricité ne devrait pas être utilisée pour le chauffage des locaux. Au Danemark, le chauffage électrique est interdit depuis 1985 ! Dans le meilleur des cas, une centrale électrique TGV (Turbine-Gaz-Vapeur) produit de l’électricité avec un rendement de 55 %. Alors que les rendements de production des chaudières au gaz sont de 92 %, voir nettement plus s’il s’agit d’une chaudière à condensation.
Passer par une centrale électrique pour faire de la chaleur, c’est vraiment utiliser un très mauvais vecteur intermédiaire. En comparaison, passer par de l’eau chaude est proportionnellement beaucoup plus efficace. On pourrait donc réserver la production d’électricité à des missions plus nobles (télécommunication, bureautique, éclairage, moteurs, …).
Une excellente efficacité à l’utilisation … directe
Cependant, l’efficacité énergétique de l’appareil électrique à l’utilisation est très proche des 100 %. Du moins s’il s’agit d’un appareil de chauffage direct.
Une efficacité très relative à l’utilisation par accumulation
Si la chaleur est stockée la nuit dans des accumulateurs électriques, le rendement à l’utilisation s’écroule : si les besoins sont faibles ou nuls en journée (présence de soleil, apports des occupants, …), une partie de la chaleur stockée la nuit sera malgré tout utilisée en journée.
Même dans un accumulateur dynamique, s’il n’y a pas de demande en journée, la décharge du noyau sera de 50 % environ en fin de journée, pratiquement en pure perte (surchauffe en présence de soleil, par exemple). C’est la haute température du noyau (plusieurs centaines de degrés) et la faiblesse de l’isolation qui en sont responsables.
Voici les résultats d’une analyse comparative faite dans le secteur domestique (immeuble d’appartements) dans le cadre du projet « connaissance des émissions de CO2 » – septembre 2001. L’étude consistait à comparer différents systèmes de chauffage sur un même bâtiment (niveau K55), par simulation informatique.
|
x |
Rendement global de l’installation
(toutes pertes comprises) |
Polluant CO2
[kg/an] |
Polluant NOx
[kg/an] |
Énergie primaire f=2,7 (*)[kWh/an] |
Énergie primaire f=1,8 (*)[kWh/an] |
|
| Mazout | chaudière HR | 78 % | 1 474 | 0,7 | 5 628 | 5 578 |
| Gaz naturel | chaudière HR | 77 % | 1 122 | 0,9 | 5 724 | 5 675 |
| chaudière modulante | 83 % | 1 035 | 0,3 | 5 276 | 5 235 | |
| chauffage urbain | 58 % | 1 457 | 1,5 | 7 428 | 7 364 | |
| Électricité | direct | 93 % | 1 611 | 2,1 | 13 198 | 8 798 |
| mixte (accu+direct) | 86 % | 1 690 | 2,2 | 14 272 | 9 515 | |
| Pompe à chaleur | eau/eau | 216 % | 731 | 0,9 | 5 686 | 3 791 |
(*) f = 2,7 est basé sur le rendement moyen des centrales électriques,
(*) f = 1,8 est basé sur le rendement des meilleures centrales (TGV Turbine-Gaz-Vapeur).
Comment évaluer la performance de son appareil ?
Idéalement, l’accumulateur ne doit délivrer de la chaleur que lorsqu’il y a une demande dans le local. Il devrait, de plus, être froid en fin de journée.
Pour vérifier l’efficacité énergétique d’un accumulateur, il faut analyser s’il dispose :
- d’une forte isolation des parois,
- d’une régulation de charge en fonction de la température extérieure,
- d’une décharge dynamique (ventilateur qui extrait la chaleur lorsque le thermostat est en demande,
- d’un programmateur horaire, journalier et hebdomadaire,
et qu’il est réglé pour ne charger que l’énergie juste nécessaire le lendemain.
À l’opposé, on trouvera l’accumulateur statique
- dont le niveau de charge est manuel (bouton à 3 positions), tenant peu compte des évolutions climatiques,
- dont la chaleur s’écoulera tout au long de la journée, sans contrôle.
Le chauffage par le sol fait partie des accumulateurs statiques. Il lui est impossible d’éviter le chauffage du local, même si le soleil brille et qu’une réunion s’y produit. Avec la chaleur, bonjour l’ambiance !
Pour agir :
Évaluer l’efficacité énergétique des corps de chauffe
Pertes directes vers l’extérieur
Lorsqu’un émetteur est disposé le long d’une paroi extérieure (radiateur ou convecteur placé en allège, plancher chauffant au dessus d’un local non chauffé ou du sol), les pertes de chaleur augmentent au travers de cette paroi.
Pour un radiateur
La température au dos d’un radiateur est nettement plus élevée que le long des autres parois. Si ce radiateur est disposé le long d’une paroi extérieure, cela augmente donc les pertes de chaleur.
| Exemple.
On pourrait montrer que la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur a doublé localement par la présence du radiateur. Sans radiateur, une allège composée d’un mur plein de 24 cm (ancienne construction) perd sur la saison de chauffe : 2,6 [W/m²K] x 1 [m²] x (15 [°C] – 6 [°C]) x 5 800 [h/an] / 0,7 = 193,8 [kWh/an] où :
Avec la présence du radiateur, chaque m² d’allège au dos de celui-ci perdra le double d’énergie, soit : 387,6 [kWh/an] ou 39 [litres fuel ou m³ gaz / an] |
Radiateur en alcôve.
Les pertes au dos des radiateurs sont renforcées si :
- le radiateur est logé en alcôve et muni d’une grille de protection,
- le radiateur est placé devant un vitrage (simple qui plus est).
Radiateur devant une allège vitrée.
Des études menées par le GREC (Groupe de recherche sur les émetteurs de Chaleur) en France ont montré que les pertes au dos des radiateurs placés sur une paroi extérieure varient en fonction du degré d’isolation de celle-ci, de 1,2 à 10 % de la chaleur émise.
Le même radiateur devant une allège en bois, après remplacement des châssis.
Pour un convecteur
Dans le cas d’un convecteur, les pertes en allège sont généralement moindres, du fait de l’absence de rayonnement vers la paroi (l’émission de chaleur se fait à 92 .. 96 % par convection).
Le GREC site des pourcentages de perte allant de 1 à 3 % de la chaleur émise.
Pour un plancher chauffant
Un chauffage par le sol émet sa chaleur tant par sa surface supérieure que sa surface inférieure.
Cette dernière doit donc être la plus isolée possible pour limiter les pertes vers le sol, vers les vides ventilés ou les caves.
On peut estimer que la perte de chaleur vers une cave, d’un chauffage par le sol est de l’ordre de .. 15 % .. avec une épaisseur d’isolant de 5 cm, de .. 9 % .. avec une épaisseur d’isolant de 10 cm.
| Pour estimer la perte d’un chauffage par le sol situé au-dessus d’une cave, en fonction du degré d’isolation. | |
| Isoler les allèges derrière les radiateurs. |
Pertes par stratification
Lorsque tout ou une partie de la chaleur est transmise par convection, c’est-à-dire par de l’air chaud, apparaît une stratification des température source de pertes.
En effet, l’air chaud montant, il stagnera en partie haute du local et pour obtenir une température de confort voulue dans la zone d’occupation, la température moyenne de l’air de l’ensemble du local sera plus élevé
| Exemple.
Les radiateurs émettent 70 % de leur chaleur par convection, les convecteurs, 92 .. 96 % et les planchers chauffants, 20 .. 30 %. On observe un gradient vertical de :
Ce gradient n’a guère d’influence sur la consommation des locaux de taille courante (hauteur sous plafond de 2,5 .. 3 m). Il n’en va pas de même pour les locaux de plus grande hauteur.
Exemple de stratification des températures avec un chauffage par radiateur et un chauffage par convecteur (source : « Les émetteurs de chaleur » du Groupe de Recherche sur les Émetteurs de Chaleur de l’ADEME). Dans ce cas, la stratification augmente la température moyenne de la pièce pour un même confort au niveau des occupants et augmente fortement la température sous le plafond et donc les pertes si celui-ci est en contact avec l’extérieur. |
| Diminuer la température de l’eau. |
Pertes par augmentation de la température ambiante
Le confort thermique des occupants dépend non seulement de la température de l’air ambiant mais aussi de la température de surface des parois qui les entourent (le corps humain perd en partie sa chaleur par rayonnement vers les parois).
On peut estimer que la température réelle de confort est la moyenne entre la température des parois et la température de l’air.
Plus les parois ont une température de surface élevée, moins la température de l’air devra être élevée pour un même confort. Cela est favorable à la diminution des consommations.
En ce sens, les radiateurs et surtout les planchers chauffants sont énergétiquement avantageux, car présentant des surfaces chaudes importantes, ils permettent une température de consigne intérieure moindre, surtout dans des bâtiments mal isolés.
Évaluer l’efficacité énergétique des chaudières
Chaudière en coupe, lorsque le brûleur est en fonctionnement et lorsqu’il est à l’arrêt : une partie de l’énergie contenue dans le combustible consommé est directement perdue par la chaudière.
Rendement de combustion
Le rendement de combustion d’une chaudière est l’image de la transformation complète du combustible en chaleur et de la transmission de celle-ci à l’eau de la chaudière.
Ordre de grandeur
Théoriquement, une chaudière moderne performante (sans condensation) et parfaitement réglée pourrait atteindre un rendement de combustion de 93-94 %, ce qui signifie que 5 % de l’énergie contenue dans le combustible est perdue sous forme de chaleur et d’imbrûlés dans les fumées.
Dans la pratique, un rendement de combustion de 93 % peut être considéré comme très bon.
À l’inverse, on peut considérer qu’une valeur de 88 % mérite une amélioration, sachant qu’une diminution de 1 unité (1 %) du rendement de combustion équivaut, en première approximation, à une surconsommation de 1 %.
| Exemple.
Une chaudière de 400 kW consomme annuellement 60 000 m³ de gaz. Une amélioration du rendement de combustion de 1 %, par un meilleur réglage du brûleur permet d’économiser 600 m³ de gaz, soit environ 420 €/an (à 0,7 €/m³ de gaz). |
Pour les chaudières à condensation récentes, le rendement de combustion pourrait atteindre des valeurs théoriques de l’ordre de 108 %.% sur PCI.
Origine possible d’un mauvais rendement de combustion
Un mauvais rendement de combustion d’une chaudière peut avoir pour origine :
- un brûleur inadapté à la chaudière,
- un mauvais réglage du brûleur,
- un encrassement de la chaudière,
- un tirage trop important de la cheminée,
- des entrées d’air parasites,
- ou tout simplement une chaudière de conception trop ancienne.
Évaluer le rendement de combustion d’une chaudière existante
Pour les chaudières au fuel : selon la fiche d’entretien
Actuellement, suivant la PEB chauffage, l’entretien annuel des chaudières fonctionnant au fuel est obligatoire. Il doit être accompagné d’une mesure du rendement de combustion. Le résultat de cette mesure est consigné sur une fiche d’entretien dont la conservation par l’utilisateur est obligatoire.
On peut cependant émettre certaines réserves quant à l’interprétation que l’on peut faire de ce chiffre.
Premièrement parce qu’il s’agit de la mesure effectuée juste après l’entretien. Le rendement obtenu est donc souvent meilleur que le rendement moyen durant la saison de chauffe (déréglage, encrassement progressif, …).
Ensuite, la pratique montre que l’exactitude des chiffres repris sur la fiche peut parfois être discutée. Pour l’illustrer, voici deux exemples :
- La température ambiante reprise sur la fiche est presque toujours de 20°C. Il n’est pas rare de rencontrer une température de 35°C dans les anciennes chaufferies mal ventilées abritant des chaudières et des conduites mal isolées.
- La température des fumées est indiquée sur la fiche, alors que la buse d’évacuation ne comporte pas de trou pour permettre la prise de mesure.
Trou dans la buse de raccordement, permettant la mesure des caractéristiques des fumées.
Notons en outre qu’actuellement, selon la PEB chauffage, les chaudières fonctionnant à combustible solide et liquide sont soumises à une obligation de mesure du rendement : 1 fois par an et les chaudières à combustible gazeux 1 fois tous les 2 à 3 ans en fonction de la puissance utile du générateur.
| Pour comprendre les termes d’une attestation d’entretien d’une chaudière fuel et interpréter les données qui y sont reprises. |
Pour les chaudières gaz : selon la plaque signalétique
Dans le cas d’une chaudière gaz à brûleur atmosphérique, le débit de gaz ne peut être réglé. On peut donc rapidement estimer le rendement de combustion au départ de la plaque signalétique de la chaudière. En effet, cette dernière mentionne la puissance fournie à l’eau et la puissance fournie par le brûleur :
- soit directement sous forme d’une puissance (« charge thermique » ou « puissance brute ») en [kW],
- soit sous forme d’un débit de gaz en [m³/h] qu’il faut multiplier par 9,45 [kWh/Nm³] (si le gaz de référence est du G20) ou 8,13 [kWh/Nm³] (si le gaz de référence est du G25) pour obtenir la puissance en [kW].
En divisant l’un par l’autre, on obtient le rendement utile qui équivaut au rendement de combustion, aux pertes vers la chaufferie près.
| Exemple.
Plaque signalétique d’une chaudière gaz atmosphérique : le rendement utile nominal de la chaudière vaut |
C’est en effectuant ce calcul que l’on se rend compte que des chaudières gaz atmosphériques relativement récentes (.. 1996 ..) présentent des valeurs de rendement utile relativement bas (juste égaux au minimum requis par la réglementation de 1988), de l’ordre de 86 .. 87 %. Cela s’explique par l’important excès d’air nécessaire à ce type de brûleur.
Attention, certains techniciens chargés de l’entretien des chaudières remplissent, pour les chaudières gaz atmosphériques, une attestation semblable aux attestations d’entretien des chaudières fuel. Le calcul de rendement de combustion qui y figure n’a aucune signification. En effet, il est impossible de mesurer les caractéristiques des fumées dans le coupe-tirage de la chaudière (et pourtant c’est ce que ces sociétés font), du fait du mélange des fumées avec de l’air et des turbulences présentes à cet endroit.
Pour les brûleurs gaz à air pulsé, il faut comme pour les brûleurs fuel, se fier à la fiche d’entretien.
Mesurer le rendement de combustion d’une chaudière existante
Le rendement de combustion repris sur la fiche d’entretien est une valeur instantanée prise juste après l’entretien. Cette valeur peut se dégrader dans le temps, notamment par l’encrassement de la chaudière et du brûleur, mais également par modification des caractéristiques (pression, température) de l’air comburant.
Il est donc bon, pour les grosses installations, de procéder à une ou plusieurs mesures de rendement entre 2 entretiens, par exemple, à chaque changement de saison.
| Pour visualiser les différentes techniques de mesure du rendement de combustion. | |
| Pour interpréter le résultat d’une mesure de rendement de combustion. |
Par exemple, la présence de suie dans la chaudière va diminuer l’échange entre les fumées et l’eau. Cela va augmenter la température des fumées, donc aussi les pertes vers la cheminée : 1 mm de suie sur la surface de l’échangeur équivaut à une perte de rendement de combustion de 4 à 8 %. On peut également prendre comme référence qu’une température de fumée supérieure de 15°C à la valeur mesurée lors du dernier entretien indique souvent un encrassement excessif de la chaudière (cela équivaut à une surconsommation de 1 .. 1,5 %).
| Améliorer le réglage du brûleur. |
| Améliorer la maintenance de la chaudière. |
| Changer le brûleur. |
Pertes vers la chaufferie
Lorsque le brûleur est en fonctionnement, la chaleur de la flamme et des fumées est en grande partie transmise à l’eau de chauffage. La flamme rayonne également vers des zones qui dans les anciennes chaudières ne sont par irriguées par l’eau et qui plus est, ne sont pas toujours isolées.
Il s’agit principalement de la porte-foyer, du fond et du socle de la chaudière.
Chaudière de 1972 : la porte-foyer peu isolée dont la température de surface durant le fonctionnement du brûleur est proche de 100°C.
Malheureusement, il est difficile et souvent onéreux d’isoler une ancienne porte-foyer.
Il faut cependant retenir que la mauvaise isolation de certaines parties de la chaudière est un symbole de la vétusté et du peu de performance de celle-ci.
Ordre de grandeur
Pertes vers l’ambiance totales (pertes par parois sèches + pertes par parois irriguées) des anciennes chaudières lorsque le brûleur est en action, en pourcentage de la puissance de la chaudière.
1 : chaudière au charbon converties au fuel
2 : chaudière gaz atmosphérique
3 : chaudière fuel ou gaz à brûleur pulsé.
Source : le Recknagel.
Pertes à l’arrêt
Pertes vers la chaufferie
Entre les périodes de fonctionnement du brûleur, la chaudière perd sa chaleur vers la chaufferie.
Degré d’isolation de la chaudière
L’importance de cette perte dépend d’abord du degré d’isolation de la jaquette de la chaudière.
Les chaudières actuelles sont isolées avec une épaisseur de laine minérale d’environ 10 cm. Il en résulte des pertes vers la chaufferie négligeables (de l’ordre de 0,1 .. 0,7 % de la puissance nominale).
Il n’en va pas de même pour les anciennes chaudières où l’isolant ne dépasse parfois pas une épaisseur de 3 cm sans compter des zones qui parfois ne sont pas isolées ou équipées d’un isolant en piteux état.
Chaudière de 1979 isolée par 3 cm de laine minérale et comportant certaines zones non isolées.
Indice
On peut se faire une première idée des pertes vers la chaufferie en plaçant la main sur la jaquette de la chaudière. Si celle-ci est chaude, il est fort à parier que le degré d’isolation est faible (si le brûleur fonctionne, attention aux risques de brûlure sur les zones non isolées comme la face avant !).
Un contact avec la main permet de se faire une première idée de la qualité de l’isolation.
Références : sur les chaudières modernes non isolées, on ne sent rien et on se brûle à partir de 65°C.
Attention, il existe encore de vieilles chaudières dont l’isolant est fixé à la carrosserie et non sur le « corps » de la chaudière. Dans ce cas, il est possible que l’espace compris entre l’isolant et la chaudière soit en permanence parcouru par un courant d’air. Cela augmente fortement les pertes à l’arrêt, bien que la jaquette semble froide.
Ordre de grandeur
| Si on veut être plus précis, il est possible de mesurer sur site les pertes à l’arrêt des chaudières, en disposant d’un thermomètre de contact. |
Lors d’audits énérgétiques nous avons pu effectuer différentes mesures de température sur d’anciennes chaudières (datant de 1975 à 1985). En moyenne, le pourcentage moyen des pertes mesurées tournait autour des
0,4 .. 0,6 % de la puissance nominale de la chaudière
0,5 % de pertes peut donc être considéré comme un ordre de grandeur représentatif pour les pertes vers l’ambiance d’une ancienne chaudière.
| Exemple.
Une chaudière de 400 kW a des pertes vers la chaufferie de 0,5 %. Le brûleur de cette chaudière est à l’arrêt environ 4 500 heures par an. Heures pendant lesquelles la chaudière est maintenue en température. La perte annuelle engendrée est de : 0,005 x 400 [kW] x 4 500 [h/an] = 9 000 [kWh/an] ou 900 [litres fuel ou m³ gaz /an] Le remplacement de cette chaudière par une nouvelle chaudière ayant une perte de 0,2 % permettrait donc une première économie de 540 [litres fuel ou m³ gaz /an]. |
| Réisoler la chaudière. |
Influence de la température de l’eau dans la chaudière
La température de l’eau dans les chaudières influence également les pertes à l’arrêt. Ces dernières seront plus importantes si les chaudières sont maintenues à haute température toute l’année.
Ainsi, si la température de l’eau dans une chaudière varie complètement en fonction des conditions climatiques (attention, ce qui n’est pas possible pour toutes les chaudières), on obtiendrait, dans la chaudière, une température moyenne sur la saison de chauffe d’environ 43°C. Par rapport à une chaudière maintenue en permanence à 70°C, les pertes à l’arrêt sont réduites de :
1 – [(43 [°C] – 20 [°C]) / (70 [°C] – 20 [°C])] 1,25 = 62 [%]
| Améliorer la régulation en température de la production. |
Balayage du foyer
Lorsque le brûleur est à l’arrêt, tout courant d’air dans la chaudière va entraîner son refroidissement. Or l’alimentation en air des anciens brûleurs pulsés(environ, avant 1985) ainsi que les brûleurs gaz atmosphériques reste en permanence ouverte, même lorsque le brûleur est à l’arrêt. Il en résulte, par effet de tirage naturel, une perte importante vers la cheminée.
Clapet d’air fermé à l’arrêt sur un brûleur.
Indice
Il suffit de mettre la main devant l’entrée d’air du brûleur pour se rendre compte du courant d’air engendré par le tirage de la cheminée. Il est même parfois possible de voir le ventilateur d’un brûleur pulsé entraîné naturellement par celui-ci.
Ordre de grandeur
| Si on veut être plus précis, il est possible de mesurer sur site les pertes par balayage des chaudières, en disposant d’un anémomètre ou en mesurant la dépression dans la cheminée. |
Ici aussi, nous avons pu effectuer différentes mesures de température sur d’anciennes chaudières (datant de 1975 à 1985). En moyenne, le pourcentage moyen des pertes par balayage mesurées tournait autour des
1 .. 1,5 % de la puissance nominale de la chaudière
| Exemple.
Reprenons la chaudière de 400 kW de l’exemple précédent. Cette chaudière est équipée d’un brûleur dont le clapet d’air ne se referme pas à l’arrêt. Aux 0,5 % de pertes vers la chaufferie, viennent s’ajouter 1,5 % de pertes vers la cheminée lorsque le brûleur est à l’arrêt. La chaudière présente donc des pertes à l’arrêt totales de 2 %. La perte annuelle engendrée est donc de : 0,02 x 400 [kW] x 4 500 [h/an] = 36 000 [kWh/an] ou 3 600 [litres fuel ou m³ gaz /an] Le remplacement de cette chaudière par une nouvelle chaudière avec un brûleur relativement étanche à l’arrêt réduirait la perte à l’arrêt totale à 0,2 % et permettrait donc une première économie de 3 240 [litres fuel ou m³ gaz /an]. Attention, on se rend compte que le coefficient de perte à l’arrêt de la chaudière aura d’autant plus d’impact sur la consommation annuelle que la chaudière est maintenue longtemps en température, brûleur à l’arrêt, c’est-à-dire :
|
Cas particulier des chaudières gaz atmosphériques
Les chaudières gaz à brûleur atmosphérique couramment rencontrées dans les installations de petite et moyenne puissance sont des chaudières dont le foyer reste en permanence ouvert.
En théorie, cela ne devrait pas engendrer de perte par balayage importante. En effet, selon l’ARGB, les chaudières atmosphériques sont conçues pour « retomber en température » entre les demandes de chauffage. Étant froide durant les périodes d’arrêt, les pertes s’annulent. De plus, la présence d’un coupe-tirage supprime le tirage dans la chaudière si celle-ci est froide.
Ce fonctionnement idéal n’est pas cependant guère rencontré en pratique :
- Les chaudières sont le plus souvent maintenues en température sur leur aquastat.
- Même lorsque le fonctionnement du brûleur est directement commandé par un thermostat d’ambiance, l’inertie thermique des chaudières (qui diminue avec le volume d’eau de la chaudière) les maintient, sauf exception (installations domestiques), à une certaine température moyenne.
La perte par balayage qui en résulte est de l’ordre de 1 .. 2 % de la puissance de la chaudière.
Notons que le balayage d’air dans les chaudières atmosphériques tend à diminuer avec la technologie des brûleurs à prémélange et les nouvelles configurations de chaudière (présence d’un ventilateur d’extraction s’arrêtant à l’arrêt, évacuation des fumées par le bas de la chaudière, …). Le passage d’air à l’arrêt est fortement freiné, ce qui limite les pertes par balayage à des valeurs de 0,2 .. 0,6 %.
Attention aux brûleurs récents (après 1985)
Témoin de position du clapet d’air d’un brûleur :
clapet en position fermée et clapet en position ouverte.
Attention, posséder un brûleur récent n’est pas une garantie de suppression des pertes par balayage. En effet, le clapet d’air qui, théoriquement, devrait se refermer à l’arrêt du brûleur, ne fonctionne pas toujours correctement :
- Si le rappel se fait mécaniquement (contre poids ou ressort), le système peut se coincer avec le temps en position ouverte.
- Si le rappel est assuré par un servomoteur, l’alimentation électrique ne peut être coupée à l’arrêt du brûleur. Il n’est ainsi pas rare de rencontrer des brûleurs dont le raccordement électrique est mal réalisé : la commande d’enclenchement du brûleur ouvre électriquement le clapet d’air; lorsque la régulation commande l’arrêt du brûleur, l’alimentation électrique de ce dernier est coupée; le clapet d’air ne peut plus se refermer puisque le servomoteur n’est plus alimenté. Il faut donc revoir le câblage du brûleur.
Même avec un brûleur récent, il faut donc vérifier, en plaçant la main devant l’entrée d’air du brûleur, que celle-ci ne laisse pas en permanence un libre passage à l’air.
Comparaison : les chaudières actuelles
Les chaudières actuelles présentent des pertes à l’arrêt nettement moindre que les anciens modèles :
- suppression des pertes par balayage, notamment par fermeture du foyer à l’arrêt,
- isolation renforcée de la jaquette de la chaudière,
- régulation de la température de la chaudière en fonction des besoins.
À titre de comparaison, voici les coefficients de pertes à l’arrêt courants (% de la puissance nominale) que l’on rencontre couramment pour les chaudières actuelles (pour une température d’eau de l’ordre de 65°C) :
- à brûleur pulsé : 0,1 (grosses puissances) .. 0,4 % (petites puissances),
- à brûleur gaz atmosphérique : 0,6 .. 1,3 %
On peut aussi comparer les anciennes installations aux exigences de label OPTIMAZ, pour les chaudières fuel. Pour obtenir celui-ci, le coefficient de perte à l’arrêt des chaudières fuel ne peut dépasser (pour une différence de température entre l’eau et la chaufferie de 35°C) :
- chaudières de moins de 20 kW : 1 %
- chaudières entre 20 et 60 kW : 0,8 %
- chaudières entre 60 et 400 kW : 0,6 %
- chaudières de plus de 400 kW : 0,4 %
Surdimensionnement
Le surdimensionnement de la chaudière joue un rôle important sur l’ampleur des pertes à l’arrêt
- Plus la puissance de l’ensemble brûleur/chaudière est importante par rapport aux besoins, plus son temps de fonctionnement annuel est faible par rapport au temps d’attente de la chaudière et plus les pertes à l’arrêt prennent de l’importance sur le rendement global de la production,
- Les pertes à l’arrêt sont fonction des caractéristiques constructives de la chaudière. Elles sont proportionnelles à sa puissance nominale,
et sur les émissions polluantes et l’encrassement de la chaudière (production d’imbrûlés au démarrage et à l’arrêt des brûleurs).
Ordre de grandeur
Le temps de fonctionnement continu d’un brûleur (mesurable à l’aide d’un chronomètre ou d’une simple montre) est un premier indice du degré de surdimensionnement de la chaudière. Dans une installation correctement dimensionnée, ce temps doit être de plusieurs minutes. On cite souvent le chiffre de :
4 minutes par cycle de fonctionnement,
comme étant un temps de fonctionnement de brûleur correct.
Attention, ce chiffre n’est évidemment qu’une référence car le temps de fonctionnement du brûleur dépend de la saison et du mode de régulation.
| On peut approfondir cet indice en calculant le temps de fonctionnement annuel du brûleur et en comparant ce chiffre à un temps estimé correct en fonction du type de bâtiment. Cette estimation ne peut se faire qu’en connaissant la puissance du brûleur et la consommation annuelle de combustible. Pour approfondir cette méthode d’évaluation. |
Présence de plusieurs chaudières
Le découpage de la puissance en plusieurs chaudières peut avoir un impact favorable sur la diminution des pertes à l’arrêt. En effet, si la régulation de l’installation est correctement réalisée, cela permet en principe de réduire le nombre de chaudières en activité, durant une bonne partie de la saison de chauffe et d’éliminer ainsi une partie des pertes.
Profil des besoins annuels d’un bâtiment dont la puissance maximale demandée est de 800 kW (climat de Uccle). Par exemple, le bâtiment demande une puissance de chauffe de plus de 200 kW pendant 4 000 h/an.
Si la puissance installée est découpée en 2 chaudières de 400 kW, la deuxième chaudière ne sera nécessaire que durant 1 140 heures sur la saison de chauffe (qui dure 5 800 heures/an)
Tout dépend cependant de la régulation de l’installation.
| Exemple.
Deux chaudières de 558 kW de 1967 et 1959. Cette installation est composée de deux chaudières de 558 kW chacune. Une seule chaudière est nécessaire pour satisfaire les besoins durant l’année entière. Bien que mise à l’arrêt durant toute la saison de chauffe, la deuxième chaudière est en permanence irriguée par l’eau de chauffage à 70°C. Elle présente donc des pertes à l’arrêt, d’autant plus inutiles que la puissance de la chaudière n’est pas nécessaire. Le coefficient de perte à l’arrêt des chaudières est estimé à 2,5 %. La perte à l’arrêt de la deuxième chaudière est donc de : 558 [kW] x 0,025 x 5 800 [h/an] = 80 910 [kWh/an] ou 8 091 [litres fuel ou m³ gaz par an] Cette perte pourrait être nulle si l’irrigation de la deuxième chaudière était supprimée (par une vanne motorisée ou plus simple ici, par une vanne manuelle). |
On voit donc qu’une installation comprenant plusieurs chaudières n’est efficace que si les chaudières inutiles par rapport aux besoins instantanés ne sont pas irriguées par l’eau chaude de l’installation et que l’on réalise une véritable régulation en cascade. Dans le cas contraire, on « subit » pleinement leurs pertes à l’arrêt.
| Exemple.
La situation « énergétiquement » aberrante et pourtant sûrement pas exceptionnelle est un ensemble de plusieurs chaudières dont une est en panne depuis plusieurs années. Comme la puissance restante est suffisante pour chauffer le bâtiment, la réparation n’est pas effectuée. Mais la circulation est maintenue dans la chaudière à l’arrêt, entraînant une perte importante. |
Mais attention, on constate cependant qu’en pratique des chaudières régulées en cascade avec fermeture d’une vanne d’isolement associée à l’arrêt de la chaudière peuvent cependant rester toute la saison de chauffe en température. D’où peut provenir ce dysfonctionnement ?
On peut citer 3 causes possibles :
- Les vannes d’isolement ne sont pas étanches. Pour le savoir, il suffit d’empêcher manuellement le brûleur d’une chaudière à l’arrêt de démarrer et d’observer si sa température chute.
- La régulation de la cascade ne tient pas compte de la température extérieure pour commander le démarrage des chaudières. Ainsi, en mi-saison, lors de la relance, le régulateur demande la pleine puissance et commande la mise en route de toutes les chaudières alors qu’une seule chaudière est nécessaire. Les chaudières qui ne serviront plus durant la journée mettront alors un temps certain pour retomber en température (fonction de leur degré d’isolation et de leur inertie thermique). Toute l’énergie contenue dans ces chaudières est perdue.
- La temporisation à l’enclenchement des différentes chaudières est trop faible. Ainsi quelle que soit la saison, toutes les chaudières sont susceptibles de démarrer plusieurs fois par jour, restant chaudes quasi en permanence.
Présence de brûleurs 2 allures
L’impact du surdimensionnement est également tempéré par le découpage de la puissance installée au moyen de brûleurs 2 allures ou modulants (gaz ou fuel) :
- Le temps moyen d’un cycle de fonctionnement du brûleur augmente et son nombre de démarrage diminue puisque le rapport (puissance fournie/puissance nécessaire) est réduit, notamment en mi-saison.
- Le temps de fonctionnement annuel total du brûleur augmente et le temps d’attente de la chaudière et les pertes à l’arrêt annuelles diminuent.
- Le rendement de combustion du brûleur augmente puisque la puissance du brûleur diminuant par rapport à la surface d’échange, la température des fumées à la sortie de la chaudière est plus basse. Un gain de l’ordre de 2 .. 2,5 % sur le rendement de combustion peut être obtenu en première allure.
On comprendra aisément que l’utilisation d’un brûleur modulant adaptant, en continu, dans une certaine plage, sa puissance aux besoins permet d’obtenir une installation qui fonctionne presqu’en permanence, avec un minimum de démarrages et d’arrêts.
Cependant, tout dépend si une réelle régulation en cascade est appliquée. En effet, on rencontre dans la pratique :
- Des chaudières multiples démarrent toujours en même temps quelle que soit la saison.
- Des brûleurs 2 allures ne sont pas toujours des brûleurs à deux allures vraies, mais des brûleurs avec une plus petite allure de démarrage (le brûleur démarre en petite allure et après un certain temps passe d’office à pleine puissance).
- Des brûleurs à deux allures vraies mais commandés par un unique aquastat, sans relais temporisé. La commande de la première allure ayant été « pontée », le brûleur passe alors d’office en deuxième allure, sans régulation de la puissance.
Fonctionnement d’un brûleur avec allure réduite au démarrage (brûleur à deux « fausses » allures).
Fonctionnement d’un brûleur 2 allures en fonction des besoins instantanés.
Dans ces trois cas, on perd l’avantage, sur la production d’imbrûlés et sur les pertes à l’arrêt, d’avoir dissocié la puissance en plusieurs allures de brûleur et/ou plusieurs chaudières, puisque c’est la pleine puissance qui est appelée systématiquement quels que soit les besoins.
| Améliorer la régulation en cascade de la production. | |
| Diminuer la puissance du brûleur. |
Différentiel de régulateur trop faible
Un temps de fonctionnement trop court des brûleurs peut également être la conséquence d’un différentiel de régulateur trop petit. Cela peut être le cas sur les régulateurs électroniques dont le différentiel est réglable par l’utilisateur (voir mode d’emploi du régulateur). Celui-ci devrait être de l’ordre de 9°C, c’est-à-dire un écart de température d’eau de 9°C entre la consigne d’allumage et d’extinction du brûleur. Parfois, le différentiel réglé n’est que de 1 ou 2°C. Dans ce cas, on comprend aisément que le brûleur s’allume et s’éteint constamment.
Évaluer le rendement saisonnier de la production
L’efficacité énergétique d’une chaudière se traduit par son rendement saisonnier. Le rendement saisonnier d’une chaudière est le rapport entre l’énergie fournie annuellement à l’eau de chauffage (à la sortie de la chaudière) et la quantité de combustible consommé.
La différence entre ces deux grandeurs constitue les pertes de production.
Expression mathématique du rendement saisonnier de production
Le rendement saisonnier d’une installation de production de chaleur peut entre autres s’exprimer par la formule :
hsais = [hcomb – %qr] / [1 + qE x (nT/nB – 1)]
où on retrouve les différents éléments évalués ci-dessus :
- le rendement de combustion hcomb [%],
- le pourcentage de perte vers la chaufferie, brûleur en marche %qr [%],
- le coefficient de perte à l’arrêt qE [.,..],
- le rapport entre la durée de la saison de chauffe et le temps de fonctionnement annuel du brûleur NT/NB [-], image du surdimensionnement.
Ces paramètres sont parfois complexes à évaluer sur une installation existante.
Pour effectuer le calcul dans votre propre situation et évaluer le potentiel d’amélioration,
| sur base du climat moyen de Uccle. | |
| sur base du climat moyen de St Hubert. |
Objectif
On peut raisonnablement imaginer qu’il est possible d’atteindre, avec une (ou des) chaudière(s) moderne(s) performante(s), régulée(s) de façon adéquate, un rendement saisonnier de production de (pour une installation ne produisant pas d’eau chaude sanitaire) :
hsais = .. 92 .. %
| Exemple.
Soit une ancienne chaudière de 600 kW sur dimensionnée de 100 % (le brûleur fonctionne durant 750 heures/an). Son coefficient de perte à l’arrêt est estimé à 2 %. La fiche d’entretien de la chaudière indique un rendement de combustion de 87 %. Les pertes vers la chaufferie, lorsque le brûleur fonctionne sont estimées à 1 %. La consommation de cette chaudière est de 45 000 m³ de gaz par an. Son rendement saisonnier peut être estimé à : hsais = [87 – 1] / [1 + 0,02 x (5 800 / 750 – 1)] = 76 [%] Le remplacement de cette chaudière par une chaudière et un brûleur moderne et redimensionnée permettrait une économie de : 45 000 [m³gaz/an] x (1 – 76 [%] / 92 [%]) = 7 826 [m³gaz/an], soit 17,4 [%] |
Si l’installation le permet, il peut être intéressant de remplacer la chaudière par une chaudière à condensation. On peut alors espérer un rendement saisonnier de :
hsais = 101 % ou plus
| Exemple.
Si on remplace l’ancienne chaudière du cas précédent par une nouvelle chaudière à condensation, le gain réalisé sera de : 45 000 [m³gaz/an] x (1 – 76 [%] / 101 [%]) = 11 138 [m³gaz/an], soit 24 [%] |
Signalons en outre que le remplacement des anciennes chaudières par des nouvelles permet souvent de diviser par 2 à 3 les émissions annuelles de NOx (responsables entre autres des pluies acides).
Évaluer l’efficacité d’une chaudière à condensation
Posséder une chaudière à condensation n’est pas, en soi, une garantie d’efficacité énergétique optimale. Encore faut-il que cette chaudière condense réellement. Il n’est pas rare, en effet, de rencontrer des chaudières de ce type desquelles ne s’échappe qu’un fin filet de condensat. Parfois, l’évacuation vers l’égout reste désespérément sèche durant toute la saison de chauffe …
L’investissement consenti pour profiter d’un matériel performant est alors inutile.
Dans ce cas, outre la qualité intrinsèque de la chaudière, on peut mettre en cause :
Le réglage du brûleur
Un excès d’air de combustion trop important augmente la température de rosée des fumées, c’est-à-dire la température à partir de laquelle les fumées commencent à se condenser. L’énergie récupérée grâce à la condensation diminue en conséquence. Pour évaluer la qualité du réglage, il faut procéder ou faire procéder par le chauffagiste à un contrôle de combustion.
Rendement utile (sur PCI) d’une chaudière gaz en fonction de la température des fumées à la sortie de la chaudière et de l’excès d’air (n = 1,3 équivaut à un excès d’air de 30 %).
La conception du circuit hydraulique
La température des fumées sera la plus basse (et la quantité de condensat et l’énergie récupérée la plus grande), si le circuit hydraulique raccordé à la chaudière permet un retour d’eau le plus froid possible. Le circuit doit donc éviter tout retour direct d’eau chaude vers la chaudière : pas de soupape différentielle, pas de circuit primaire bouclé, de bouteille casse pression ou de circulateur de by-pass, …
Soupape de pression différentielle placée entre le départ et le retour d’un circuit secondaire : lorsque des vannes thermostatiques se ferment sur le circuit, la soupape s’ouvre renvoyant directement une partie de l’eau chaude vers la chaudière pour éviter que la pression n’augmente trop dans le circuit.
Certaines chaudières à condensation imposent cependant l’utilisation d’une bouteille casse-pression (chaudières nécessitant en permanence un débit minimal). Dans ce cas, il faut veiller à ce que la température de l’ensemble des circuits secondaires varie en fonction des conditions atmosphériques et que la température de la chaudière suive au plus près la température du circuit le plus demandeur. Cela peut devenir problématique si la chaudière remonte souvent en température pour produire en même temps de l’eau chaude sanitaire ou pour servir des utilisateurs demandant une température nettement plus élevée que les autres (circuit avec aérothermes, …). Alors, la chaudière ne condensera quasi pas.
| Exemple de circuit hydraulique raccordé à une chaudière à condensation demandant un débit minimal permanent :
Si cette chaudière doit en même temps produire de l’eau chaude sanitaire, elle sera tenue de fonctionner un certain temps, pour ne pas dire tout le temps, à haute température. Dans ce cas, les vannes des circuits secondaires devront se refermer pour obtenir la température voulue. Le surplus d’eau chaude alors produit par la chaudière sera directement renvoyé vers celle-ci via la bouteille casse-pression. La chaudière ne condensera plus. |
La régulation
Plusieurs dysfonctionnements de la régulation peuvent empêcher la condensation dans la chaudière :
Réglage des courbes de chauffe
La température de retour de l’eau vers la chaudière est conditionnée par la température demandée par les circuits secondaires. Celle-ci est le plus souvent réglée en fonction de la température extérieure au moyen d’une vannes mélangeuse et d’une courbe de chauffe. Un mauvais réglage de cette dernière peut conduire à demander une température d’eau trop élevée. Si une chaudière condense mal, il faut repérer le réglage des courbes existantes et les abaisser si nécessaire.
| Exemple de courbe maximale que l’on devrait atteindre :
La courbe de chauffe réelle devrait même se trouver sous cette courbe. En effet si on prend en compte le surdimensionnement des radiateurs, une température d’eau de 70°C en plein hiver au lieu de 80° devrait être suffisante. Surtout si les radiateurs ont été dimensionnés pour un régime de température inférieur au traditionnel 90°/70°. |
Attention, si les radiateurs sont équipés de vanne thermostatique, une courbe de chauffe trop élevée peut passer totalement inaperçue aux yeux des utilisateurs puisqu’aucune surchauffe ne se fera sentir. Le réglage de la courbe doit donc se faire toutes les vannes ouvertes.
En outre, lorsque l’on est en présence d’un circuit primaire avec bouteille casse-pression (comme mentionné ci-dessus), il faut vérifier que la température demandée à la chaudière est quasi semblable à la température demandée par le circuit secondaire le plus demandeur.
Régulation des brûleurs
Plus la puissance en fonctionnement du brûleur est faible par rapport à la puissance de la chaudière, plus celle-ci condensera facilement. Il faut donc vérifier que les brûleurs modulants ou les brûleurs 2 allures fonctionnent réellement en allure réduite quand les besoins sont faibles.
Si ce n’est pas le cas, il faut vérifier le paramétrage de la régulation et le raccordement correct du brûleur.
| Les critères de performance d’une nouvelle chaudière à condensation. |
Calculer le rendement saisonnier sur base de mesures
Chaudière classique
Le rendement saisonnier peut très bien être calculé au moyen de mesures effectuées à l’aide d’un compteur de chaleur sur le départ de la chaudière et d’un compteur sur l’alimentation en combustible du brûleur. Le rapport entre la production de chaleur mesurée au niveau du compteur de chaleur (kWh) et la consommation de combustible (gaz, fuel, …) exprimé en kWh donne la valeur du rendement saisonnier. Plus la période d’intégration est longue, meilleure est l’approche de la valeur réelle du rendement saisonnier, l’idéal étant une intégration sur l’ensemble de la période chauffe.
Trop souvent le rendement saisonnier est évalué suite à un audit, et ce de manière théorique. La seule façon de le déterminer précisément est de collecter les consommations mensuelles (ou en temps réel) de combustible et les consommations de chaleur.
La mesure de la quantité de chaleur produite passe donc par le placement d’un ou de compteur d’énergie :
- En exploitation, la pose de compteurs permanents est primordiale, car elle permet, en temps réel de déterminer le rendement de chaufferie et, par conséquent, de pouvoir se rendre compte rapidement, d’une dérive des consommations. L’investissement dans ce type de compteur est très vite rentabilisé et ce d’autant plus que la puissance de la chaufferie est importante.
- Lors d’un audit, la pose de compteurs non invasifs est intéressante, car elle permet d’approcher la valeur réelle du rendement saisonnier. On estime qu’une période de 2 semaines pendant la saison de chauffe permet d’obtenir un profil de consommation de chaleur suffisamment représentatif que l’on peut extrapoler pour une saison de chauffe.
Quelle que soit l’option prise, le placement d’un compteur d’énergie doit être réalisé par un professionnel sachant que la précision de la mesure peut être faussée juste par le choix d’un emplacement inadéquat au niveau de l’hydraulique de la production ou de la distribution. Sans y prendre garde, l’erreur de mesure peut atteindre d’ordre de 20 % pour les compteurs « non invasifs ». Pour les compteurs « invasifs », l’erreur est en moyenne de l’ordre de 1 à 2 % s’ils sont bien placés et calibrés (jusqu’à 20 % d’erreur).
ηsaisonnier =
kWh chaleur / kWh gazPCI
ηsaisonnier < 100 %
| Pour en savoir plus sur la mesure de l’énergie par compteur de chaleur. |
Chaudière à condensation
La détermination du rendement saisonnier s’effectue de la même manière qu’une chaudière classique en considérant les consommations de combustible et la mesure des consommations de chaleur. L’énergie de condensation est intrinsèque aux mesures effectuées. En d’autres termes, on peut s’attendre à obtenir des excellents rendements (voire > 100 %) si la chaudière à condensation travaille correctement.
ηsaisonnier = kWh chaleur / kWh gaz PCI
ηsaisonnier < 100 % si pas de condensation
ηsaisonnier > 100 % si condensation
Condenseur externe
Lorsque la puissance de la chaudière dépasse les 1 000-1 500 kW, pour exploiter l’énergie de condensation, on fait appel à un condenseur externe; ce qui complique le circuit hydraulique. Pour l’évaluation du rendement saisonnier en tenant compte de l’énergie de condensation, tout comme pour la chaudière à condensation, un seul compteur de chaleur bien placé est nécessaire sachant que l’énergie de condensation est intrinsèque à la mesure réalisée par le compteur de chaleur.
ηsaisonnier =
kWh chaleur < 100 % si pas de condensation /
kWh gaz PCI < 100 % > 100 % si condensation
| Pour en savoir plus sur le placement d’un compteur de chaleur. |
Évaluer l’énergie de condensation sur base de mesures
Il n’est pas toujours possible de placer un compteur de chaleur sur un circuit hydraulique existant. En effet, la mesure effectuée par le compteur de chaleur non invasif (système à ultrason) n’est généralement précise que si elle est réalisée sur portion droite de conduite ; ce qui n’est pas toujours le cas dans une chaufferie.
Une manière d’évaluer le rendement de la production de chaleur est de mesurer la quantité de condensats sortant de la chaudière à condensation ou du récupérateur externe à condensation. Deux types de mesure sont assez simples à mettre en œuvre :
- Pour les petites puissances, on peut très bien placer « un bidon » au niveau de l’évacuation des condensats et évaluer le nombre de litres d’eau condensée dans un laps de temps donné.
- Pour les puissances plus importantes, on pourrait, avec un peu d’imagination, placer un compteur d’eau pouvant résister à une eau agressive (pH de l’ordre de 4).
Facteurs d’influence de la condensation
En théorie, la quantité de condensats formée lors du fonctionnement d’une chaudière à condensation est loin d’être négligeable. Le tableau suivant montre ce que l’on pourrait récolter comme quantité d’eau de condensation :
| Pouvoir calorifique supérieur Hs (kWh/m³) | Pouvoir calorifique inférieur Hi (kWh/m³) | Hs/Hi | Hs – Hi (kWh/m³) | Quantité théorique spécifique de condensat (kg/m³)(1) | |
|---|---|---|---|---|---|
| Gaz naturel LL | 9.78 | 8.83 | 1.11 | 0.95 | 1.53 |
| Gaz naturel E | 11.46 | 10.35 | 1.11 | 1.11 | 1.63 |
| Propane | 28.02 | 25.8 | 1.09 | 2.22 | 3.37 |
| Fuel domestique(2) | 10.68 | 10.08 | 1.06 | 0.6 | 0.88 |
|
(1) Rapportée à la quantité de combustible. |
|||||
En pratique, la quantité de condensats peut varier en fonction principalement :
- de la température des fumées ;
- de la température du retour de l’eau de chauffage ;
- du taux de charge de la chaudière.
Mais elle peut aussi varier en fonction du dimensionnement des échangeurs, de son efficacité, …
Quantités annuelles de condensats
Quantité théorique
Tout au long de la saison de chauffe, pour autant qu’elle soit modulante, la chaudière travaille à différents taux de charge. La monotone de chaleur exprime bien la répartition des taux de charge pendant une saison de chauffe :
Monotone de chaleur (source : Viessmann).
Travail de chauffage (source : Viessmann).
En analysant et en combinant les deux graphiques ci-dessus, en moyenne, une chaudière modulante bien régulée et alimentant un réseau secondaire maximisant un retour d’eau le plus froid possible, travaille avec un taux de charge compris entre 30 et 45 % sur la saison de chauffe.
Sur base de ce taux de charge moyen annuelle, on peut déterminer, par l’utilisation des abaques ci-dessous, le taux de condensation moyen auquel il faut s’attendre sur l’année de chauffe.
Eau de condensation générée.
La formule suivante permet de calculer la quantité théorique annuelle de condensats en fonction de la consommation de combustible :
Quantité théorique annuelle de condensats (kg) = taux de condensation théorique x Quantité théorique spécifique de condensat (kg/m³ ou kg/litre) x Quantité de combustible annuelle (m³ de gaz ou litre de fuel)
En croisant la quantité théorique annuelle de condensats et celle mesurée sur le terrain, on peut déjà se rendre compte de la situation dans laquelle on se trouve.
| Exemple
Sur base de ce qui précède et en considérant les hypothèses suivantes, il est possible de calculer la quantité théorique de condensats que l’on peut espérer récolter sur une saison de chauffe. On peut en déduire le rendement saisonnier. Hypothèse :
Pour un taux de charge de 0.37 (37 % de la puissance nominale) :
La quantité de condensats récoltée est de 0.62 x 1.53 (kg/m3) x 20 000 (m³ de gaz) = 12 972 (kg d’eau). Dans ce cas-ci, lorsqu’on s’approche de cette valeur de 12 972 litres d’eau, on peut considérer que la chaudière condense de manière optimale. Le taux de condensation étant de 62 %, on peut considérer que 62 % des 11 % maximum disponible dans l’énergie de condensation, soit 6.8 %, représente l’augmentation du rendement saisonnier calculé sans condensation. Le rendement saisonnier se déduit comme suit : en supposant que le rendement saisonnier sans condensation calculé soit de 97 %, le rendement saisonnier avec condensation est de 97 % + 6.8 % = 103.8 %. Pour effectuer le calcul du rendement saisonnier (sans condensation) de l’installation :
|
Quantité réelle
Une autre manière de procéder est de recalculer le taux moyen réel de condensation par la formule suivante :
Taux de condensation annuel (%) =
Quantité de condensats mesurée (kg) x 100 / Quantité de combustible annuelle (m³ de gaz ou litre de fuel) x Quantité théorique spécifique de condensat (kg/m³ ou kg/litre)
Cette valeur du taux de condensation annuel est une image de l’amélioration du rendement saisonnier de l’installation due à la condensation.
|
Exemple Hypothèse :
Mesures
Le taux réel de condensation annuelle est de 10 000 kg de condensats x 100 / (20 000 (m3 de gaz) x 1.53 kg/m3) est de 32 %. La valeur théorique maximum du taux de condensation étant pour le gaz par exemple de 11 % (correspondant à 1.53 kg/m³), 0.32 x 11 % = 3.53 % représente l’amélioration du rendement saisonnier de l’installation. Pour effectuer le calcul du rendement saisonnier (sans condensation) de l’installation :
Une valeur de 97 % sur PCI de rendement saisonnier sans la condensation issue du calcul donne une valeur du rendement saisonnier avec condensation de 97 % + 3.53 % = 100.53 % sur PCI. |
Évaluer l’efficacité d’une pompe à chaleur
Par Kristoferb sur Wikipédia anglais, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10795550
Distinguer les différents coefficients de performance
Il existe 4 ratios pour évaluer la performance d’une pompe à chaleur, résumée ci-dessous. Globalement, elles partent toutes du même principe : établir le rapport entre ce qui a été fourni comme chaleur au bâtiment et ce qu’il a fallu injecter dans l’appareil.
1. La performance instantanée
L’indice de performance, « ε », est le rapport entre l’énergie thermique utile délivrée au condenseur et l’énergie (souvent électrique) fournie au compresseur.
ε = chaleur au condenseur/travail du compresseur = Q2 / W.
| Par exemple, si, à un moment de mesure donné, les températures des sources chaudes et froides d’une certaine PAC sont telles qu’elle transmet via son condenseur une puissance de 3 kW alors qu’au même moment son compresseur requiert une puissance de 1 kW, on pourra dire que son indice de performance vaut 3 kW / 1 kW = 3 pour ces conditions de température. |
2. La performance instantanée, auxiliaires compris
Le « COP », ou coefficient de performance, est le rapport entre l’énergie thermique utile délivrée au condenseur et l’énergie fournie au compresseur additionnées des auxiliaires (dispositif antigel, commande/régulation et installations mécaniques (pompe, ventilateur)).
| Reprenons l’exemple de PAC ci-dessus. Dans les conditions imposées par la norme EN 255, la puissance mise à disposition au condenseur ne sera peut-être pas de 3 kW mais de 3,2 kW pour une température de sortie du condenseur identique. De plus, la puissance absorbée par l’ensemble des équipements à prendre en compte ne sera peut-être pas de 1 kW mais de 1,1 kW. Le coefficient de performance vaudra alors 3,2 / 1,1 = 2,9. |
3. La performance annuelle, auxiliaires compris
Le « COPA », ou coefficient de performance annuel est le rapport, mesuré sur site, entre la quantité totale d’énergie consommée et d’énergie utile fournie. C’est le coefficient de performance annuel qui donne vraiment idée du « rendement » et de l’efficacité de l’installation.
| Imaginons que notre PAC exemple fasse maintenant partie de toute une installation de chauffage. Les variations de température des sources froides et chaudes, les pertes par émission du réseau de distribution, la consommation d’un chauffage d’appoint, etc… font que 13 000 kWh* de chaleur sont produits sur une année, tandis que les consommations globales s’élèvent à 6 200 kWh* d’énergie électrique. On dira alors que le COPA de cette installation vaut 13 000 kWh / 6 000 kWh = 2,17.
*Ces valeurs ne servent qu’à illustrer la définition du COPA. Il ne s’agit pas d’une quelconque moyenne d’installations existantes ou du résultat d’une étude de cas. |
4. La performance annuelle théorique
Le Facteur de Performance Saisonnier (« SPF ») est le rapport de la quantité d’énergie fournie au bâtiment et apportée à la machine, en un an, calculée de façon théorique sur base du COP instantané à différentes températures.
Il s’agit donc bien d’une valeur théorique, mais prenant en compte les variations de température de la source froide et non pas d’une valeur mesurée en situation réelle comme le COPA. De plus, le SPF décrit une PAC tandis que le COPA décrit une installation complète.
Il est donc fondamental de bien analyser le type de performance indiqué par le fabricant ou l’installateur !!
| Pour plus de précisions sur les coefficients de performance d’une PAC. |
Évaluer l’indice de performance à partir du catalogue
L’indice de performance peut être déduit du catalogue du fournisseur, à partir de mesures qu’il aura effectuées dans des conditions standards.
| Exemple.
Voici les spécifications techniques d’un climatiseur réversible présent sur le marché. En hiver, ce climatiseur peut fournir de la chaleur au local : il fonctionne alors en mode « pompe à chaleur ».
On y repère :
puissance frigorifique / puissance absorbée =
puissance calorifique (au condenseur) / puissance absorbée = Attention ! Ce coefficient est obtenu dans des conditions très favorables ! En petits caractères, le fabricant précise qu’il s’agit de valeurs obtenues pour 7 °C à l’extérieur … Cette performance va s’écrouler en période plus froide. En réalité, c’est le rendement moyen saisonnier qui nous intéresse… mais celui-ci n’est jamais donné puisqu’il dépend des conditions d’exploitation. |
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EUROVENT ? Comment comparer les rendements de 2 machines frigorifiques si les valeurs annoncées ont été mesurées dans des conditions différentes (température intérieure et extérieure, niveau acoustique, …) ? Certains gros fabricants du secteur ventilation et climatisation, irrités de la concurrence exercée par des producteurs peu scrupuleux de la qualité du matériel, ont décidé de définir des références communes de comparaison. Le logo « EUROVENT » n’est pas un label de qualité en soi. Il certifie que le matériel a été testé dans des conditions standards admises par les différents membres de l’association. |
Mesurer le COP in situ
Pour calculer les différents coefficients de performance, et particulièrement le COPA, les valeurs suivantes doivent être prises en compte :
- La quantité de chaleur délivrée (énergie utile), au moyen, par exemple, d’un compteur de chaleur installée sur la boucle d’eau chaude.
- La quantité d’énergie de haute valeur introduite dans le système, généralement au moyen d’un compteur spécifique sur le matériel électrique.
Si la PAC est réversible, on souhaitera peut-être connaître également le bilan frigorifique de l’équipement.
Pour mesurer des débits, on peut prévoir des by-pass équipés d’appareils de mesure simples, en évitant les coûteuses unités permanentes de mesures, de conversion et d’affichage. Pour les mesures de température, il faudra prévoir des doigts de gants (il s’agit d’une matière conductrice de la chaleur permettant de séparer l’appareil de mesure du fluide à mesurer).
Exemple de doigts de gants.
Un enregistrement manuel des valeurs est en général suffisant pour les installations de pompes à chaleur standards dans les maisons familiales (monovalent et bivalent) et les immeubles locatifs (monovalent, peu de groupes et circuits de raccordements courts). Un enregistrement automatique supplémentaire s’avère en général utile pour des installations non standards, spécialement lorsqu’elles sont bivalentes ou multivalentes et qu’elles possèdent plusieurs groupes et de longs circuits de raccordement.
La mise en valeur et l’interprétation des données doit être confiée au responsable du projet. Les informations ainsi acquises lui permettront d’éliminer certains défauts par des corrections ciblées.
Quels COP rencontrés en pratique ?
Nous manquons cruellement de résultats de mesure annuelle sur des installations tertiaires existantes. Une étude est en cours par la Faculté Polytechnique de Mons.
|
Pour accéder à leurs résultats provisoires de 5 mois de mesure. |
Le facilitateur pompe à chaleur de la Région Wallonne, EF4, donne les ordres de grandeurs suivantes concernant les coefficients de performances annuels (COPA) des différentes catégories de PAC. Les valeurs de COP typiquement obtenues en laboratoire sont aussi indiquées si bien qu’on se rend bien compte que COP et COPA sont deux concepts distincts :
| Type de PAC | COP (EN 14511) | Essais (°C) | COPA (EF4) |
|---|---|---|---|
| Air/Eau | 3-4 | A2/W35 | 2.5-3.5 |
| Eau/Eau | 5-6 | W10/W35 | 3-4.5 |
| Sol (eau glycolée)/Eau | 4-5 | B0/W35 | 3-4 |
| Sol (fluide)/Eau | F5/W35 | 3-4 | |
| Sol (fluide)/Sol (fluide) | F5/F35 | 3-4 | |
| Production de l’ECS | 2.5-3 |
Repérer un problème ?
Un contrôle régulier du fonctionnement de la pompe à chaleur est conseillé.
Des campagnes de mesures temporaires, effectuées pendant de brèves périodes, par exemple pour l’équilibrage hydraulique ou pour des mesures auxiliaires assurant l’optimalisation du fonctionnement peuvent être prévues.
Que peut-on mesurer ?
- Le nombre d’ heures de fonctionnement et fréquence d’enclenchement pour chaque partie de l’installation, comme : compresseurs, pompes, ventilateurs et brûleurs.
- Le signalement de pannes, par exemple : les pannes « Haute Pression » (se produisant dans la partie de la PAC où circule le fluide frigorigène sous forme de vapeur à haute pression et, par extension, les pannes survenant au niveau de la source chaude), les pannes « Basse Pression » (se produisant dans la partie de la PAC où circule le fluide frigorigène sous forme de liquide ou de vapeur à basse pression et par extension les pannes survenant au niveau de la source froide), les pannes de brûleur si installation bivalente.
- La température extérieure.
- Les températures importantes du système : départ, retour, pour l’évaporateur, le condenseur et l’accumulateur éventuel.
- Les débits dans les points importants du système.
Pour les pompes à chaleur faites sur mesure pour des installations importantes, des défauts de construction peuvent apparaître. Dans ce cas, il faut être particulièrement attentif aux vibrations qui, à la longue, peuvent provoquer des ruptures de conduites.
Quel type de panne ?
Une détection précoce des pannes mineures permet souvent d’éviter des problèmes plus importants. Voici la liste des pannes les plus fréquentes rencontrées avec les pompes à chaleur :
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Dérangements et causes |
Identifiable rapidement ? |
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Panne basse pression
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Panne haute pression
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Surcharge du compresseur
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Ventilateur
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Pompes
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Source : Ravel.
Interpréter la fiche d’entretien d’une chaudière
L’attestation de contrôle d’un générateur de chaleur et ses paramètres
La fiche d’entretien est un document qui, selon l’Arrêté wallon du 29/01/2009, doit être établi par un technicien agréé, au terme de l’entretien obligatoire des chaudières. Un modèle type à utiliser est disponible sur le site de l’AWAC.
Cette fiche contient le relevé des différents paramètres que l’on mesure pour calculer le rendement de combustion de la chaudière.
Caractéristiques de l’alimentation en fuel
La fiche d’entretien reprend les caractéristiques du gicleur installé sur le brûleur : calibre en [gal/h] ou [kg/h] et son angle de pulvérisation, ainsi que la pression d’alimentation en combustible en [bar].
Le calibre et la pression permettent de calculer la puissance du brûleur par les formules :
où,
- qfuel = débit de fuel
- qgicleur = calibre du gicleur
- p = pression de la pompe fuel
Pbrûleur [kW] = qfuel [litres/h] x 10 [kWh/litre]
On peut comparer cette puissance à la puissance utile de la chaudière et se rendre ainsi compte de la charge de la chaudière. Par exemple, une puissance de brûleur inférieure à la puissance de la chaudière permet d’augmenter le temps de fonctionnement du brûleur, ce qui est favorable à une bonne combustion (moins de cycles de démarrage/arrêt). Diminuer la puissance du gicleur par rapport à la puissance de la chaudière permet également d’augmenter le rendement de combustion (la surface d’échange par kW de flamme est plus grande et les fumées ressortent plus froides). Une limite existe cependant : si la puissance du brûleur est trop faible (moins de 50 .. 60 %), les fumées se refroidissent tellement que des condensations risquent d’apparaître dans la chaudière.
Remarque : si on se trouve en présence d’un brûleur 2 allures, chacun des essais correspondant à la mesure des paramètres de combustion pour chaque allure.
| Exemple.
Sur une attestation d’entretien, on retrouve :
Le débit du brûleur est donc de :
La puissance du brûleur est de : 31,1 [l/h] x 10 [kWh/l] = 311 kW La chaudière est donc chargée à : 311 [kW] / 539 [kW] = 58 [%] |
Remarquons que la fiche d’entretien ne reprend pas une troisième caractéristique du gicleur : le type de pulvérisation. Si, après entretien, les performances de l’installation ont diminué, sans explication, par rapport à l’entretien précédent, il peut être bon de vérifier auprès du technicien d’entretien si le type du gicleur n’a pas été modifié.
Caractéristiques de la cheminée
La dépression dans la buse de cheminée est l’image du tirage de cette dernière, quand le brûleur est en fonctionnement.
Chaudières en dépression
Pour les chaudières fonctionnant en dépression (les chaudières dont on peut ouvrir le regard), il faut que la dépression soit comprise entre 10 et 15 Pa pour permettre une combustion et une évacuation des fumées correctes.
Si « Pression de la cheminée » < 10 PA, le tirage n’est pas suffisant. Il y a alors un risque de surpression dans le foyer, d’introduction de gaz de combustion dans la chaufferie et de production d’imbrûlés (suies, CO).
Si « Pression de la cheminée » > 15 PA .. 20 PA, le tirage est trop important. Les fumées sont aspirées trop rapidement par la cheminée et se refroidissent moins. Il est résultera une baisse de rendement. Cela peut également nuire au démarrage en provoquant un « décrochement » de la flamme et l’arrêt du brûleur. L’installation du régulateur de tirage ou son meilleur réglage (s’il existe) s’impose.
Régulateur de tirage.
Chaudières en surpression
Il est plus difficile de définir des règles de bon fonctionnement. Celles-ci dépendent du type de brûleur et de chaudière. Il faut, en tout cas, être en dépression au niveau de la buse de cheminée. Faute de quoi, des fumées risquent de s’introduire dans la chaufferie.
| Améliorer le tirage de la cheminée. |
Indice de noircissement des fumées
L’indice de noircissement des fumées « Indice fumée » ou indice de « Bacharach » est l’image de la production de suie du brûleur. Selon l’AGW du 29 janvier 2009, cet indice ne peut dépasser une valeur de 2.
L’indice de Bacharach est mesuré en aspirant les fumées au travers d’un papier filtre et en comparant à l’échelle de noircissement ci-dessus.
Cela est évidemment trop élevé. Il suffit pour s’en convaincre de voir la mesure la quantité de suie produite pour atteindre un tel indice.
L’objectif est un indice 0. Le label « OPTIMAZ » est obtenu pour un indice maximum de 1. 0 ..1 sont donc des valeurs acceptables. Une amélioration (meilleur réglage ou changement du brûleur) s’impose au-delà de 1.
La formation de suie et de CO (qui composent les d’imbrûlés) sont liés. Une teneur en CO des fumées mesurée de 75 ppm équivaut à un indice de Bacharach de 1.
La production de CO et de suie est le résultat d’un manque d’air comburant :
- Réglage de l’excès d’air trop faible (s’accompagne alors d’un déficit de CO2 dans les fumées).
- Manque de ventilation de la chaufferie. Attention, cette ventilation peut être correcte au moment de la mesure et ne plus l’être au quotidien car on avait enlevé le capot du brûleur, car on avait laissé la porte de la chaufferie ouverte, car couramment un séchoir en fonctionnement crée une dépression, …
- Mauvais choix du couple gicleur, pression de pompe.
- Inadéquation entre la puissance du brûleur et la puissance de la chaudière. Ces deux derniers éléments perturbent le mélange intime entre le combustible et l’air comburant, au niveau de l’accroche-flamme et du foyer.
- Tirage incorrect de la cheminée (trop grand, trop faible, inconstant) qui perturbe le développement de la flamme et qui risque de provoquer des retombées dangereuses de CO vers la chaufferie.
Remarquons que si on dispose d’un appareil permettant de mesurer la teneur en CO des fumées (analyseur de combustion électronique), on peut estimer l’émission de CO au démarrage du brûleur (introduire l’analyseur de combustion dans le conduit de fumée, avant d’enclencher le brûleur). Plus celle-ci est élevée (> 120 ppm), plus le brûleur produit de la suie à ce moment et plus vite la chaudière va s’encrasser.
Idéalement, cette mesure de CO devrait être complétée par une mesure manuelle de l’indice de Bacharach pour éviter toute erreur liée à l’interprétation de la mesure de CO de l’appareil électronique.
Teneur en CO2 des fumées
La teneur en CO2 des fumées est une image de la transformation complète du combustible. Plus la teneur en CO2 des fumées est grande, meilleur est le rendement de combustion.
Ordre de grandeur
La teneur maximale en CO2 que l’on peut atteindre dans les gaz de combustion est de 15,2 % pour le fuel (en fonction de la teneur en carbone du combustible) et de 11,9 % pour le gaz naturel. D’un point de vue pratique, il est impossible de régler le brûleur à ces valeurs sans produire d’imbrûlés (suie, CO).
La valeur cible est de
- 12,5 % pour les chaudières fuel de moins de 400 kW
- 13 % pour les chaudières fuel de plus de 400 kW (ces deux valeurs sont, en fait les exigences pour l’attribution du label « OPTIMAZ »)
- 10 % pour les chaudières gaz.
Une teneur de 14 % pour le fuel (pour les brûleurs à flamme bleue) ou 11 % pour le gaz n’est toutefois pas impensable.
Influence du réglage de la combustion et de l’excès d’air
Évolution du contenu des fumées avec l’excès d’air [%].
Une trop faible teneur en CO2, entraînant un mauvais rendement de combustion, peut avoir deux origines :
- Un excès d’air trop important qui dilue les gaz de combustion. C’est comme si on prenait simplement de l’air à 20°C, qu’on le chauffait à environ 160°C (ou plus) et qu’on le rejetait directement dehors. À titre d’exemple, un excès d’air de 50 % conduit à une perte calorifique d’environ 2 %.
- Un excès d’air trop faible (c’est plus rare) et donc un manque d’oxygène pour assurer une combustion complète du combustible.
Il vaut donc toujours mieux contrôler aussi par mesure l’excès d’air de combustion. Une valeur de référence est un excès d’air de 17 .. 24 % (valeur qui dépend du tandem brûleur/chaudière). En dessous, il y aura production d’imbrûlés et de monoxyde de carbone (CO) et au dessus, le rendement de combustion diminue.
Réglage d’un brûleur avec analyse en direct des fumées.
| Exemple.
en connaissant le % CO2 repris sur la fiche d’entretien, il est possible de connaître l’excès d’air de la combustion : Excès d’air (calculé) = % CO2 théorique max / % CO2 mesuré Si le % CO2 mesuré est de 10 % : Excès d’air = 15,2 % / 10 % = 1,52 ou 52 % d’excès d’air ce qui est excessif. Si le % CO2 mesuré est de 14,5 % : Excès d’air = 15,2 % / 14,5 % = 1,05 ou 5 % d’excès d’air ce qui est vraisemblablement trop peu pour éviter les imbrûlés. Un excès d’air de 17 % équivaut à un % CO2 de 13 % et un excès d’air de 20 % équivaut à un % CO2 de 12,5 %. |
En résumé
En résumé, on peut dire qu’il faut régler le brûleur pour atteindre le % CO2 maximal tout en évitant :
- La production de suie dans les chaudières fuel. L’objectif à atteindre est un indice de Bacharach compris entre 0 et 1,
- La production de CO dans les chaudières gaz. L’objectif à atteindre est de moins de 75 ppm de CO maximum (une pointe de 120 ppm maximum au démarrage est admissible). En Allemagne, une valeur de 30 ppm maximum est imposée.
Notons qu’un réglage trop élevé de la teneur en CO2 peut causer des problèmes. Lors de basse température (hiver), la teneur en oxygène dans l’air est plus importante qu’à température élevée (été). Lorsque la température de l’air ambiant, aspiré par le brûleur augmente, la quantité d’oxygène, pour assurer une combustion correcte, diminue inévitablement. Ceci peut entraîner la formation de suie qui se déposera sur les parois du foyer. Par conséquent :
- L’échange diminuera dans la chaudière et la température des fumées augmentera.
- la résistance du foyer augmentera et la quantité d’air de combustion aspirée va diminuer. La production de suie s’accentuera avec comme suite la panne du brûleur.
Dans les anciennes chaudières, la présence d’inétanchéités au niveau du foyer (fentes, portes non étanches, …) peut rendre difficile la réduction de l’excès d’air dans les fumées sans conduire à la production d’imbrûlés. Il est donc impératif de supprimer au maximum les entrées d’air parasites pour garantir un rendement correct.
Chaudières très anciennes présentant d’importants défauts d’étanchéité au niveau des portes : une carrosserie de chaudière rouille très rapidement si elle est contact avec des fumées. Cette rouille est donc un signe d’inétanchéité de la chaudière.
| Améliorer le réglage du brûleur ou même remplacer le brûleur. |
Température des fumées
Moins l’échange de chaleur entre la flamme et l’eau est bon, plus la température des fumées à la sortie de la chaudière (« T°gaz ») est élevée, et plus grandes sont les pertes.
Ordre de grandeur
Les chaudières modernes performantes peuvent fonctionner avec une température de fumée de l’ordre de 120°C, encore moins pour les chaudières à condensation.
Une température de fumée de l’ordre de 160°C (pour le gaz) à 180°C (pour le fuel) peut être considérée comme performante pour une chaudière ancienne.
À titre de comparaison, il n’est pas rare de mesurer, sur d’anciennes chaudières, des températures de fumée de plus de 300°C. Il en résulte une perte et une consommation supérieure d’une dizaine de pour cent par rapport aux chaudières modernes performantes.
Une augmentation de 15°C de la température des fumées entraîne une surconsommation de l’ordre de 1 .. 1,5 %.
Diagnostic
Une température de fumée élevée peut être le résultat
- d’une mauvaise conception du corps de la chaudière (ancienne chaudière),
- d’une puissance de brûleur trop importante par rapport à la chaudière,
- d’un passage trop rapide des fumées dans la chaudière. Cela peut s’expliquer par un tirage trop important de la cheminée,
- d’un mauvais échange dû à la présence de suie dans la chaudière (1 mm de suie sur la surface de l’échangeur équivaut à une perte de rendement de combustion de 4 à 8 %),
- d’un brûleur inadapté à la chaudière (puissance trop importante, mauvaise forme de flamme).
Notons que les fabricants de chaudières indiquent dans leur documentation, la température nominale des fumées (à pleine charge et à charge partielle) à laquelle doit théoriquement fonctionner leur matériel.
Extrait de fiche technique d’une chaudière.
On peut considérer qu’un dépassement de plus de 15 % de la valeur constructeur constitue une anormalité. De même, une température de fumée supérieure de 15°C à la valeur mesurée lors du dernier entretien indique souvent un encrassement excessif de la chaudière.
| Placer un régulateur de tirage, diminuer la puissance du brûleur, remplacer le brûleur. | |
| Remplacer la chaudière. | |
| Améliorer la maintenance. |
Température ambiante
La température ambiante est la température de la chaufferie mesurée à l’entrée du brûleur.
Lorsque la mesure du rendement est effectuée manuellement, la plupart des chauffagistes indiquent par défaut une valeur de 20°C. La température réelle de la chaufferie est bien souvent différente, parfois de plus de 30°C dans d’anciennes chaufferies. Cela change un peu le résultat dans le calcul du rendement.
| Exemple.
Valeurs reprises sur la fiche d’entretien : Teneur en CO2 : 12 % Si la température ambiante réelle est de 35°C, le calcul du rendement de combustion donnerait comme résultat : 91,1 % |
Rendement
Il s’agit ici du rendement de combustion, c’est-à-dire un rendement instantané lorsque le brûleur est en fonctionnement. Il ne représente donc pas le rendement global de la chaudière durant toute la saison de chauffe, qui est évidemment inférieur puisqu’il prend également en compte les pertes de la chaudière lorsque le brûleur est à l’arrêt.
En dessous de 88 %, le rendement de combustion doit être considéré comme inacceptable et une amélioration doit être apportée.
Si celle-ci s’avère impossible, parce qu’elle entraîne par exemple la production de suie, parce qu’il n’est plus possible de diminuer l’excès d’air du fait de l’usure mécanique de l’alimentation d’air du brûleur, parce que la chaudière présente des inétanchéités trop importantes, il faudra envisager le remplacement du brûleur et éventuellement de la chaudière.
| Améliorer la chaudière. | |
| Remplacer la chaudière. |
En résumé : contrôle des paramètres de la combustion
| Contrôle des paramètres de la combustion | |||
|---|---|---|---|
| Contrôle | Causes | Conséquences | Amélioration |
| Température de fumée trop élevée | Encrassement de la chaudière | Perte de rendement | Nettoyer la chaudière |
| Tirage de la cheminée trop important | Placer un régulateur de tirage sur la cheminée Régler le régulateur de tirage | ||
| Conduit de fumée trop court ou de section trop grande (diminution de résistance de la cheminée à l’écoulement des fumées) | Vérifier et diminuer la section de la cheminée | ||
| Température de fumée trop faible (< 160°C pour les anciennes chaudières) | Excès d’air trop important | Risque de condensation | Régler le registre d’air |
| % CO2 trop faible % CO2 < 12 % (fuel) ou 9 % (gaz) |
Excès d’air trop important | Perte de rendement | Régler le registre d’air |
| Mauvais mélange air/combustible au niveau de la tête de combustion | Régler la tête de combustion | ||
| Si volet d’air presque fermé, entrées d’air parasites dans la chaudière | Colmater les inétanchéités de la chaudière (portes, entre éléments en fonte) | ||
| Production d’imbrûlés (suies, CO) Indice de Bacharach > 2, CO > 75 ppm |
Excès d’air insuffisant ou extrêmement important | Pollution atmosphérique
Encrassement de la chaudière Perte de rendement |
Régler le registre d’air |
| Mauvais mélange air/combustible au niveau de la tête de combustion (accroche flamme déformé ou déplacé) | Régler la tête de combustion ou la remplacer | ||
| Registre d’air bloqué en position intermédiaire | Nettoyer le registre et régler | ||
| Ouïe d’aspiration du brûleur obturée par des déchets (poussières, pluches, …) | Nettoyer le brûleur | ||
| Roue du ventilateur encrassée | Nettoyer le brûleur | ||
| Gicleur non adapté (angle trop grand ou trop petit) (fuel) | Vérifier l’adéquation du gicleur (angle/débit) et changer | ||
| Gicleur défectueux (rayure ou obstruction) (fuel) | Changer le gicleur ou le nettoyer | ||
| Arrivée irrégulière de combustible | Vérifier le filtre à combustible et le bon fonctionnement de la pompe (fuel) et du régulateur de pression (vis de réglage desserrée, désétallonage du ressort, piston coincé, … ) | ||
| Température du fuel trop basse | Vérifier l’état et le réglage du réchauffeur | ||
| Tirage de la cheminée insuffisant | Colmater les inétanchétités de la chaudière (portes, entre éléments en fonte)
Vérifier si la buse de la chaudière n’est pas trop enfoncée dans la cheminée Nettoyer la cheminée Modifier le tracé de la cheminée si trop sinueux Écarter la dalle de couverture de la cheminée Vérifier le bon positionnement du débouché de cheminée Placer un aspirateur statique sur la cheminée |
||
| Améliorer la chaudière. | |
| Concevoir un conduit de cheminée. |
| Exemple : mesure des paramètres de la combustion avant et après réglage d’un brûleur gaz pulsé.
Exemple 1 :
Régulateur de tirage. Exemple 2 :
|
Évaluer l’efficacité énergétique de la distribution de chaleur
Sous-station de distribution sans isolation !
Pertes dans les tuyauteries
Lorsque qu’un tuyau véhiculant de l’eau de chauffage traverse un espace ne devant pas être chauffé (chaufferie, vide-ventilé, caniveau), il présente des pertes importantes.
| Exemples :
Tuyauterie de chauffage non isolée parcourant un faux plafond sous toiture.
Boucle de distribution d’eau chaude sanitaire non isolée, parcourant un vide ventilé de plus de 100 m de long.
Tronçon de collecteur DN 150 non isolé pour des raisons de facilité. Pertes annuelles : environ 4 000 kWh/an ou 400 litres de fuel/an (puissance perdue 2 x 230 W).
Conduites extérieures …. |
En principe, lorsque ce tuyau traverse un local chauffé, on considère souvent que la perte contribuant au chauffage de l’ambiance, elle n’est pas source de surconsommation. Cependant cette affirmation est à nuancer dans certaines situation :
- Lorsque la perte est tellement importante qu’elle crée des surchauffes.
- Lorsque le tuyau reste en température alors que les locaux ne doivent plus être chauffés. Ce sera, par exemple, le cas pour une boucle de distribution d’eau chaude sanitaire maintenue en température, même en été.
| Exemple.
École dont les classes sont parcourues par d’importantes conduites de chauffage. L’absence d’isolation sur les conduites combinée à l’absence de vanne thermostatique sur les radiateurs entraîne une la surchauffe importante dans chaque classe.
Bilan thermique d’une classe traversée par de grosses conduites non isolées. On voit que les apports des conduites, des élèves et du soleil vont rapidement conduire à des surchauffes. Les corrections à envisager pour le chauffage sont l’isolation des conduites et le placement de vannes thermostatiques pour arrêter le fonctionnement des radiateurs. |
Ordre de grandeur
1 m de tuyau en acier de 1 pouce de diamètre, non isolé, dans lequel circule de l’eau chaude à 70°C et qui parcourt une ambiance à 20°C a une perte équivalente à la consommation d’une ampoule de 60 W.
Or cette ampoule, si elle restait allumée toute l’année dans la chaufferie, il est fort probable que quelqu’un l’éteindrait, parce qu’elle est bien visible …
| Exemple.
Voici une installation vieille de 2 ans, jamais l’isolant n’a été placé sur les tuyauteries (cela n’ayant pas été précisé textuellement dans le cahier des charges, l’installateur a estimé que l’isolation ne faisait pas partie de son offre et n’en a pas informé le maître d’ouvrage). Voilà l’équivalent d’une belle guirlande lumineuse qui est restée allumée pendant plus de deux ans !
Dans le même établissement, les conduites de distribution de chauffage et d’eau chaude sanitaire passent dans un vide ventilé. La fin de l’isolation des conduites n’a pas été réalisée. Pour preuve, la coquille isolante n’a pas été découpée à la longueur du tuyau. En terme de surconsommation, cela équivaut à une lampe de 60 W restée allumée pendant 2 ans dans le vide ventilé ! Soit une perte de : 60 [W] x 8 760 [h/an] / 0,8 = 657 [kWh/an] ou 66 [litres fuel ou m³ gaz] (0,8 est le rendement saisonnier de la chaudière). |
Chiffrer les pertes dans le tuyauteries
La perte augmente proportionnellement au diamètre de la tuyauterie. Le tableau suivant indique les pertes des tuyaux en acier en fonction de leur diamètre, de la température entre l’eau chaude et de la température ambiante.
|
Perte de chaleur d’un tuyau en acier non isolé en [W/m] |
||||||||||
|
DN [mm] |
10 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 62 | 80 | 100 |
|
Diam [pouce] |
3/8″ | 1/2″ | 3/4″ | 1″ | 5/4″ | 1 1/2″ | 2″ | 2 1/2″ | 3″ | 4″ |
|
Teau – Tair : |
||||||||||
|
20°C |
11 | 13 | 17 | 21 | 26 | 30 | 38 | 47 | 55 | 71 |
|
40°C |
22 | 29 | 36 | 45 | 57 | 65 | 81 | 101 | 118 | 152 |
|
60°C |
36 | 46 | 58 | 73 | 92 | 105 | 130 | 164 | 191 | 246 |
|
80°C |
52 | 67 | 84 | 105 | 132 | 151 | 188 | 236 | 276 | 355 |
Les pertes calorifiques des canalisations enterrées sont plus faibles que dans l’air, en moyenne de 10 à 35 %.
| Exemple.
Perte de 20 m de tuyauterie non isolée DN 50 (2″), à 80°C, dans une chaufferie à 20°C : Puissance perdue = 130 [W/m] x 20 [m] = 2,6 [kW] Énergie perdue (si la circulation fonctionne toute l’année = 2,6 [kW] x 8 760 [h/an] / 0,8 = 28 470 [kWh/an] ou 2 847 [litres fuel ou m³ gaz] (0,8 est le rendement saisonnier de la chaudière). Le coût de cette perte est de l’ordre de 89 €/an (à 0,625 €/litre fuel) par mètre de tuyau non isolé. |
| Pour calculer les pertes de vos tuyauteries de chauffage et le gain réalisable par une isolation. | |
| Isoler les tuyauteries et les vannes. |
Régulation de la température de l’eau
On le voit dans les coefficients de perte ci-dessus, les déperditions des tuyauteries sont proportionnelles à la différence de température entre l’eau et l’ambiance. On a donc tout intérêt à travailler avec une eau chaude distribuée à la température la plus faible possible.
Cela est une des justifications pour lesquelles on a intérêt à travailler avec une température d’eau variable en fonction des besoins, soit directement au niveau du collecteur principal, soit au minimum au niveau des circuits secondaires.
L’ampleur de la perte engendrée en travaillant en permanence à haute température dans les circuits dépend de la disposition des circuits (le collecteur peut être très long, en conduisant par exemple à une sous station) et de leur degré d’isolation.
| Exemple.
Prenons un collecteur DN 100 de 10 m, isolé par 4 cm de laine minérale et alimenté 5 800 h/an. La chaufferie a une température de 20°C. Si la température l’eau qui y circule est régulée en fonction de la température extérieure, la température moyenne de l’eau sur la saison de chauffe sera de l’ordre 43°C. Déperdition thermique sera égale à : 0,424 [W/m°C] x (43 [°C] – 20 [°C]) x 10 [m] x 5 800 [h/an] = 565 [kWh/an] ou 56 [litres fuel ou m³ gaz] Si la température de ce collecteur est maintenue en permanence à 70°C (moyenne entre le départ et le retour), la déperdition est de : 0,424 [W/m°C] x (70 [°C] – 20 [°C]) x 10 [m] x 5 800 [h/an] = 1 229 [kWh/an] ou 123 [litres fuel ou m³ gaz] La différence est négligeable. Ce ne sera pas le cas si le collecteur alimente aussi un bâtiment voisin distant de 50 m (soit 100 m de collecteur). La différence sera cette fois de 670 [litres fuel ou m³ gaz]. |
| Pour en savoir plus sur les installations susceptibles de travailler en température glissante. |
Pertes dans les vannes
Les vannes présentes une surface déperditive nettement plus importante qu’un tuyau du même diamètre.
Une étude menée par AIB a.s.b.l. basée sur des observations thermographiques a montré que :
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Perte thermique des vannes et brides en équivalent de longueur de tuyauterie de même diamètre non isolée Source : AIB |
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Accessoire |
Longueur équivalente de tuyauterie |
| Vanne non isolée | 1,7 m |
| Vanne non isolée (6 cm de laine) | 0,17 m |
| Paire de brides | 0,9 m |
| Paire de brides isolée (6 cm de laine) | 0,06 m |
| Exemple :
La température de cette boucle primaire est maintenue à 80°C (moyenne entre le départ et le retour). La perte de chacune des vannes (DN 300) ci-dessus équivaudrait à la perte de 1,7 m de tuyau (on applique une régression linéaire entre les valeur du tableau), soit : 707 [W/m] x 1,7 [m] = 1,2 [kW/vanne] Si pour des raisons de production d’eau chaude sanitaire, la boucle est alimentée toute l’année, la perte énergétique s’élève à : 1,2 [kW/vanne] x 8 760 [h/an] = 10 512 [kWh/an.vanne] ou 1 051 [litres fuel ou m³ gaz] Un matelas isolant permet de diminuer cette perte de 90 %, soit un gain de 946 [litres fuel ou m³ gaz] ou 591 [€/an] (à 0,625 €/litre fuel), pour un coût de 313 € le matelas démontable de 6 cm de laine. |
| Isoler les tuyauteries et les vannes. |
Déséquilibre
Nombreuses sont les installations de chauffage qui présentent des problèmes de manque de chaleur dans les locaux situés en bout de circuit.
Très souvent, la cause de cet inconfort réside dans un déséquilibre de l’installation : les premiers radiateurs « court-circuitent » le débit d’eau chaude, privant ainsi les derniers émetteurs d’un débit suffisant.
Lorsque l’installation est déséquilibrée, les premiers radiateurs court-circuitent le débit d’eau. Le manque de débit dans les derniers radiateurs entraîne un manque de chaleur.
Intrinsèquement, il s’agit d’un problème de confort et non de surconsommation.
| Pour diagnostiquer plus en détail, les causes d’inconfort. |
Cependant, la réaction de la plupart de gestionnaire est de compenser cet inconfort
- en augmentant la consigne de régulation (augmentation de la courbe de chauffe, augmentation du thermostat d’ambiance),
- en avançant l’heure de la relance matinale,
- en déconnectant l’optimiseur, …
En absence de vannes thermostatiques, il en résulte une surchauffe dans les locaux favorisés et donc une surconsommation.
Si face à une déséquilibre de l’installation, le gestionnaire augmente la consigne de température, les derniers locaux seront vraisemblablement satisfaits mais avec une surchauffe et une surconsommation dans les autres locaux.
Il vaut donc mieux tenter dans la mesure du possible rétablir un débit correct dans chaque radiateur, en étranglant l’arrivée d’eau dans les zones favorisées.
| Équilibrer la distribution. |
Un indice pour diagnostiquer un déséquilibre
Pour repérer un déséquilibrage, on peut sentir la répartition des températures dans les radiateurs : un radiateur chaud dans sa partie supérieure mais froid dans sa partie inférieure présente un débit d’alimentation insuffisant (une partie supérieure froide traduit une présence d’air à purger).
Régulation des circulateurs
La notion d’efficacité énergétique de la distribution inclut également la consommation des auxiliaires nécessaires au transport de la chaleur : les circulateurs.
Estimer la consommation des circulateurs
Sans mesure du courant absorbé par les circulateurs, il est difficile de connaître précisément la consommation électrique liée à la distribution de l’eau chaude.
En première approximation, on peut se baser sur les ratios suivants (pour une installation bien dimensionnée).
| La consommation électrique des circulateurs [kWh] = 4 à 8 o/oo de la consommation de combustible [kWh] (1 litre de fuel = 1 m³ de gaz = 10 kWh)
La puissance électrique des circulateurs [kW] = 1 à 2 o/oo de la puissance chauffage [kW] La puissance électrique des circulateurs [kW] = 90 % de la somme des puissances lues sur les plaques signalétiques [kW] |
| Exemple.
soit une installation de chauffage de 800 kW, consommant 120 000 m³ de gaz par an. Les circulateurs ne fonctionnent que durant la durée de la saison de chauffe (5 800 heures/an). 1ère estimation : la consommation électrique des circulateurs [kWh] = (0,004 .. 0,008) x 120 000 [m³gaz] x 10 [kWh/m³gaz] = 4 800 .. 9 600 [kWh électrique/an] 2ème estimation : la puissance électrique des circulateurs [kW] = (0,001 .. 0,002) x 800 [kW] = 0,8 .. 1,6 [kW]. Leur consommation = (0,8 .. 1,6) [kW] x 5 800 [h/an] = 4 640 .. 9 280 [kWh électrique/an] |
Deux éléments caractérisent l’efficacité énergétique des circulateurs
- le dimensionnement,
- la gestion du temps de fonctionnement et de la vitesse.
Le surdimensionnement des circulateurs
Le calcul des pertes de charge dans les réseaux de chauffage est une tâche fastidieuse. C’est la raison pour laquelle on procède souvent à des estimations. De plus, on choisit un circulateur d’un modèle encore supérieur pour avoir une réserve.
Ceci engendre dans la plupart des installations, un débit plus important que nécessaire, une diminution du rendement du circulateur et une surconsommation électrique durant toute l’année. Ceci, sans compter l’imprécision supplémentaire qui est de mise si l’on remplace un circulateur dont on ne connaît plus les caractéristiques de dimensionnement.
Par exemple, une étude suisse sur plusieurs centaines de bâtiments a montré que le débit des installations de chauffage était en moyenne 2,5 fois surdimensionné par rapport aux besoins. Cela signifie que dans les installations de chauffage existantes, les circulateurs consomment 15 fois plus (règle de similitude : 15 = 2,5³) que nécessaire.
Il faut cependant relativiser cette surconsommation. En effet dans les circulateurs actuels à rotor noyé, le moteur est partiellement refroidi par l’eau de chauffage. De ce fait, une certaine partie de la consommation électrique du circulateur se retrouve sous forme de chaleur dans l’eau.
Ce n’est cependant pas pour cette raison qu’il ne faut pas tenter de réduire cette consommation. En effet, il s’agit d’une consommation d’énergie électrique, c’est-à-dire :
- en moyenne plus chère que l’énergie issue des combustibles,
- produite avec un rendement global (englobant le rendement des centrales électriques) nettement moindre, ce qui engendre une consommation d’énergie primaire et une production de CO2 nettement supérieure.
De plus, le surdimensionnement de circulateur est une source de problèmes hydrauliques dans l’installation et d’inconfort pour les occupants.
| Pour en savoir plus sur les problèmes d’inconfort. | |
| Surdimensionnement des circulateurs et mauvais fonctionnement de la production d’eau sanitaire combinée au Centre de Hemptinnne à Jauche. |
Comment repérer un circulateur surdimensionné ?
Premier indice : la puissance de la plaque signalétique des circulateurs
On peut estimer la puissance électrique absorbée par des circulateurs existants suivant la règle :
| La puissance électrique des circulateurs [kW] = 90 % de la somme des puissances lues sur les plaques signalétiques [kW] |
Dans une installation équipée de radiateurs, si cette puissance électrique est supérieure à 2 o/oo de la puissance thermique du bâtiment (en [kW]), les circulateurs peuvent souvent être considérés comme surdimensionnés.
Cette règle équivaut à dire qu’il y a surdimensionnement des circulateurs si :
| La puissance électrique des circulateurs Pe en [W] > 0,002 x puissance thermique du bâtiment Pth [kW] |
| Si les chaudières ne sont pas trop surdimensionnées, on peut, en première approximation, considérer que la puissance thermique du bâtiment équivaut à la puissance des chaudières installées. En cas de surdimensionnement flagrant des chaudières, on peut estimer la puissance thermique en fonction de l’isolation globale du bâtiment et du volume chauffé. Pour en savoir plus sur cette méthode, cliquez ici ! | |
| Pour en savoir plus sur l’estimation du surdimensionnement des chaudières, cliquez ici ! |
Deuxième indice : la température de l’eau de retour
La plupart des installations de chauffage par radiateurs existantes ont été dimensionnée pour un régime d’eau 90°/70°. Ceci signifie que pour la température extérieure minimale de dimensionnement (- 8° .. – 12°, en fonction de la région), la température de départ de l’eau doit être de 90°C et la température de retour, de 70°C, soit un écart entre le départ et le retour de 20°C.
Cet écart de température, proportionnel à la puissance émise, varie en fonction des besoins instantanés. Par exemple, si la température extérieure est de 5°C, l’écart de température entre le départ et le retour doit être voisin de 10°C (pour un dimensionnement pour – 10°C extérieur).
Écart de température entre le départ et le retour d’une installation de chauffage par radiateur dimensionnée pour un écart maximum de 20°C et une installation de chauffage par le sol dimensionnée un écart maximum de 12°C. La température extérieure de dimensionnement est de – 10°C et la température de consigne intérieure est de 20°C.
La puissance fournie par l’installation se traduit entre autres par la formule :
Puissance fournie [kW] = 1,16 [kW/(m³/h).°C] x Débit [m³/h] x (Tdépart [°C] – Tretour [°C])
Pour des besoins en chaleur et donc une puissance fournie identiques, si le débit augmente, l’écart de température entre le départ et le retour diminue.
Ainsi, si pour une température extérieure donnée (de préférence, effectuez la mesure en hiver), la différence de température mesurée entre le départ et le retour d’un circuit est inférieure à la référence du graphe ci-dessus, il y a de fortes chances pour que le circulateur soit surdimensionné. Attention, pour être représentative, cette mesure doit être effectuée toutes les vannes thermostatiques du circuit ouvertes en grand.
| Pour estimer le facteur de surdimensionnement de vos circulateurs. |
| Exemple.
soit une installation de chauffage par radiateurs située à Louvain-la-Neuve. La température extérieure de référence pour le dimensionnement est de – 8°C. La température intérieure de consigne utilisée pour le dimensionnement est de 20°C. Théoriquement, pour chacun des circuits de cette installation, l’écart de température entre le départ et le retour devrait être de :
Par exemple, pour une température extérieure de 1°C, l’écart de température théorique devrait être de 13,6°C. Or, pour un des circuits, les températures de départ et de retour sont respectivement de 54°C et 46°C, soit un écart de 8°C. Le facteur de surdébit est donc de : 13,6 [°C] / 8 [°C] = 1,7 Comme la hauteur manométrique du circulateur évolue comme le carré du débit et la puissance électrique absorbée, comme le cube du débit (règles de similitude), on se trouve en présence :
|
On peut se conforter dans l’idée de surdimensionnement du circulateur calculé ci-dessus en freinant le débit du circulateur existant : il suffit de refermer la vanne d’arrêt du circulateur jusqu’à ce que la différence de température voulue entre le départ et le retour soit atteinte. Si dans ce cas, le chauffage fonctionne toujours correctement partout, il n’y a aucune hésitation à procéder à une diminution du débit.
On peut également imaginer que les circulateurs sont surdimensionnés si l’installation possède des éléments de réglage fixe qui provoquent un étranglement permanent. Attention, toutefois, aux éléments qui servent seulement à équilibrer les débits dans certains circuits hydrauliques parallèles et qui ne signifient pas qu’un surdimensionnement général existe.
Un sifflement dans l’installation est également un indice de vitesse trop élevée de l’eau et donc d’une vitesse trop importante.
| Le contrôle du dimensionnement correct d’un circulateur peut également se faire par mesure du débit et comparaison avec la puissance thermique à fournir. Pour en savoir plus. | |
| Réduire le débit des circulateurs. |
La gestion du temps de fonctionnement et de la vitesse
Dans beaucoup d’anciennes installations, les circulateurs fonctionnent en permanence et à pleine puissance durant la saison de chauffe, si ce n’est toute l’année. En effet, le câblage des pompes était souvent réalisé indépendamment de celui du réglage du chauffage.
Par exemple, en mi-saison, l’apport de chaleur peut devenir inutile (température extérieure = 14 .. 15°C), sans pour cela que l’installation soit à l’arrêt définitif. Les vannes mélangeuses sont fermées et pourtant les circulateurs sont toujours en fonctionnement.
Si à ce moment les circulateurs étaient automatiquement mis à l’arrêt (sur base d’une mesure de la température extérieure), cela permettrait une économie substantielle d’énergie.
Des mesures menées en Suisse, sur plus de 50 bâtiments ont montré une économie électrique des circulateurs de l’ordre de 10 .. 15% grâce à ce genre de régulation.
| Réduire le débit des circulateurs. |
Diagnostiquer les causes de rupture d’une chaudière
Fissuration d’éléments côté « retour »
Cause
L’eau des circuits revient trop froide vers la chaudière qui elle est chaude. Il en résulte un choc thermique dans la fonte qui casse.
Exemple.
Durant la nuit.
A la relance.
|
Solutions
Il faut contrôler la température minimale de retour et ralentir l’abaissement de cette température.
> Solution 1 : placer un circulateur de recyclage.
Ce circulateur peut être placé en by-pass ou en série. Il tempérera la chute de température dans la chaudière grâce au recyclage d’une partie de l’eau chaude de départ.
Placement d’un circulateur de by-pass.
Placement d’un by-pass avec circulateur en série avec la chaudière.
Attention, lorsque le circulateur est placé en by-pass, il faut être particulièrement attentif à son bon choix, pour éviter tout problème hydraulique, comme par exemple des circulations inverses.
| Pour en savoir plus sur le dimensionnement d’un circulateur de by-pass. |
Dans le cas d’un circulateur placé en série, le circuit hydraulique des chaudières est séparé des circuits utilisateurs, comme avec une bouteille casse-pression. Dans ce cas, le débit de la pompe sera au moins égal à la somme des débits des circuits utilisateurs.
> Solution 2 : agir sur les vannes 3 voies des circuits.
A la relance, le régulateur libère la ou les vannes des différents circuits juste ce qu’il faut pour que la température de retour ne tombe pas sous la valeur de limitation. A la limite, par exemple au démarrage de l’installation, la chaudière ne reçoit absolument aucune eau en provenance des circuits.
Cette solution convient :
- si tous les régulateurs et toutes les vannes sont regroupées,
- ou si le verrouillage de quelques circuits les plus importants suffit pour assurer une température de retour minimale.
> Solution 3 : placer une vanne 3 voies sur le circuit de retour.
Cette solution convient si les départs sont fort éloignés, s’ils sont munis de vannes manuelles ou même sans vannes, ou encore munis de régulateurs de marques différentes …
Dans le cas d’une chaufferie avec plusieurs chaudières régulées en cascade, on peut envisager le placement de vanne 3 voies sur chaque chaudière (vanne 3 voies progressive thermique car plus lente).
Fissuration d’éléments aux jonctions ou au surplomb du foyer
Cause
Le manque de débit dans une chaudière entraîne la vaporisation superficielle de l’eau au niveau de l’échangeur. Il en résulte l’apparition de corrosion et d’érosion dues à la cavitation ou encore des chocs thermiques pouvant provoquer une fissuration prématurée du métal.
Ceci est critique pour les chaudières ayant une très faible capacité en eau. Dans ce cas le moindre défaut d’irrigation peut être fatal.
Le manque d’irrigation d’une chaudière peut être dû :
- au circuit hydraulique (circuit primaire en boucle ouverte),
- à la production d’eau chaude sanitaire en été (maintien en température de la chaudière),
- à la présence de boue dans l’installation,
- à la régulation (ex : uniquement sur le circulateur),
- au placement de vannes thermostatiques sans soupape de décharge.
Solutions
- Asservir le fonctionnement du brûleur à l’existence d’un débit suffisant, par le biais d’un « contrôleur de débit » (flow-switch) placé dans le circuit de la chaudière. Cette sécurité doit être d’office prévue quel que soit le type de circuit de distribution.
- Garantir un débit minimum d’irrigation par l’action d’un circulateur en by-pass sur la chaudière. Le fonctionnement du brûleur est asservi au fonctionnement de celui-ci.
- Prévoir une soupape à pression différentielle placée en « by-pass » sur la distribution hydraulique.
- Construire une boucle primaire à débit constant.
- Prévoir une post-circulation hydraulique après extinction du brûleur, avant l’éventuel arrêt de l’irrigation. En effet même si le brûleur est arrêté, la quantité de chaleur emmagasinée dans la chaudière est telle que à l’arrêt du circulateur, la température de la chaudière peut atteindre des valeurs inacceptables.
- Placer un filtre ou plutôt un pot de décantation sur le retour de l’installation afin d’éviter la sédimentation dans les fonds d’éléments et le bouchage de conduites.
| Exemple.
Endroit de prédilection de dépôt de boue dans une chaudière à triple parcours. La présence de ces boues limite le débit, diminue l’échange, provoquant des surchauffes locales. |
Gonflement du foyer et aspect spongieux avec rouille
Cause
Il s’agit d’une montée en température excessive de la paroi. La cause peut en être un coup de feu dû à une flamme heurtant le fond du foyer ou non placée dans l’axe du foyer ou encore à un entartrage de l’échangeur.
Exemple.
Température de la paroi d’une chaudière avec ou sans entartrage. |
Solutions
- Traiter les eaux d’appoint. Attention toutefois de ne pas créer d’autres problèmes de corrosion.
- Prévoir un dispositif de purge de la partie basse de la chaudière afin de désembouer.
- Placer un pot de décantation sur le retour des circuits (pour empêcher la sédimentation à basse vitesse dans les fonds d’éléments).
- Certains constructeurs ont prévu un thermostat palpant la température du fond des chaudières atmosphériques, ne pas le supprimer en tous cas, déterminer la cause de sa coupure éventuelle.
- Contrôler l’état et le dimensionnement du vase d’expansion.
- Améliorer la garniture réfractaire éventuelle.
- Contrôler et modifier si nécessaire la puissance de la flamme qui doit être en correspondance avec la puissance de la chaudière.
Corrosion côté « fumées »
Dans une chaudière, les fumées condensent à une température d’environ 50°C. Dans le cas de la combustion du fuel, la vapeur d’eau se combine avec le soufre contenu dans le combustible pour former de l’acide corrosif pour les chaudières.
Une chaudière traditionnelle se corrodera si, en certains endroits, la température des fumées descend trop bas.
Cela est possible :
- Si la température de l’eau au retour des circuits descend en dessous de 50°C et que la chaudière n’est pas prévue pour travailler à très basse température. En effet, on peut considérer que, dans ce cas, la température de la paroi de l’échangeur, côté « fumées » est presque égale à la température de l’eau. Cette situation peut apparaître de façon transitoire lors des relances matinales, lors d’une relance pour produire de l’eau chaude sanitaire ou de façon permanente si la régulation entraîne un fonctionnement en température glissante (régulation en fonction de la température extérieure, régulation par thermostat d’ambiance agissant sur le brûleur).
- Si la puissance du brûleur est trop faible par rapport à la puissance de la chaudière : la surface du foyer par kW de flamme augmente lorsque la puissance du brûleur diminue. Les fumées se refroidissent donc plus. Par exemple, la plupart des fabricants de chaudières très basse température recommandent de travailler à température élevée constante lorsque l’on utilise un brûleur modulant, pour éviter la condensation à faible charge.