Formation L énergie. dans les bâtiments durables. Bruxelles Environnement AUDIT INSTALLATIONS DE CHAUFFAGE. Jonathan MATTHEWS ICEDD

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1 Formation L énergie dans les bâtiments durables Bruxelles Environnement AUDIT INSTALLATIONS DE CHAUFFAGE Jonathan MATTHEWS ICEDD

2 Objectifs de la présentation Identifier les principaux manquements dans les installations existantes Identifier les mesures d amélioration possibles Evaluer l enjeu énergétique de ces améliorations 2

3 Plan de l exposé Que regarder? Que faire? Au niveau de la production Au niveau de la distribution Au niveau de l émission Au niveau de la régulation 3

4 Au niveau de la production? Identifier l âge et le type de chaudière Check-list Vérifier les résultats de l attestation d entretien Vérifier l adéquation puissance brûleur chaudière Vérifier la fermeture du clapet d air du brûleur lorsqu à l arrêt Vérifier si les brûleurs 2 allures sont correctement commandés Vérifier le surdimensionnement de la chaufferie Vérifier le fonctionnement de la cascade de chaudières Vérifier si les vannes d isolement motorisées sont fonctionnelles Vérifier le degré d isolation des chaudières Vérifier la présence et le bon fonctionnement du régulateur de tirage Vérifier que les chaudières sont à l arrêt en été Vérifier la bonne propreté et ventilation de la chaufferie Production 4

5 Type de chaudière? Production Chaudière gaz atmosphérique Réglage d usine Pertes par balayage importantes Les moins performantes du marché Rendement utile ~ % Aucune amélioration possible hormis son remplacement 5

6 Type de chaudière? Production Chaudière gaz atmosphérique Relever les puissances brute et utile Réglage d usine 90 % Pertes par balayage importantes Les moins performantes du marché Rendement utile ~ % Aucune amélioration possible hormis son remplacement Rendement utile (%) = Puissance utile (kw) / Puissance brute (kw) Données reprises sur la plaque signalétique 6

7 Type de chaudière? Production Chaudière gaz atmosphérique améliorée Conception adaptée pour limiter les pertes par balayage avec ventilateur pour extraction des fumées Réglage toujours d usine Pertes par balayage plus faibles Plus performantes que précédentes Rendement utile ~ % jugé acceptable 93 %

8 Type de chaudière? Production Chaudière gaz ou mazout à brûleur pulsé Performance dépend du réglage Vérifier les données reprises sur l attestation d entretien 8

9 Production Exemple attestation d entretien 9

10 Analyse des données de l attestation d entretien Production Attestation = électrocardiogramme de la chaudière Il est essentiel de l analyser et de s assurer de sa complétude Une mesure sur site est intéressante pour confronter les résultats (exemple entretien réalisé en été quand installation à l arrêt et donc pas en régime de température) Pour avoir un 1 er regard critique, il faut un ordre de grandeur des valeurs cibles Ancienne chaudière de 20 ~ 25 ans Ancienne chaudière de 20 ~ 25 ans Nouvelle chaudière non à condensation T fumées ~ C~ C Taux CO2 mazout 12, % 12, % Taux CO2 gaz % % Taux CO 0 ppm 0 ppm Excès d'air ~ 20 % ~ 20 % Tirage ~ Pa~ Pa Rendement ~ % ~ % 10

11 Zoom sur le cadre relatif aux mesures du rendement Production 74 Danfoss/S 74 Danfoss/S 4,5 3, ,8 0 3,9 12,6 12, ,1 185,4 25,2 25,2 117,9 160,2 94,5 92,6 11

12 Zoom sur le cadre relatif aux mesures du rendement Production Calcul de l excès d air = [CO2 max] / [CO2] CO2 max gaz = 11,8 % CO2 max fuel = 15,4 % 74 Danfoss/S 74 Danfoss/S 4,5 3, ,8 3,9 12, ,1 25,2 117,9 94,5 12, ,4 = 15,4 / 12,6 = 1,22 25,2soit 22 % 160,2 92,6 12

13 Analyse des données de l attestation d entretien Production Principales causes d un mauvais rendement Rendement de combustion = 100 f x (Tfumée Tambiante) / %CO2 Il y a problème si : % CO2 < en fuel, % en gaz Entrées d air parasites? Mauvais réglage? Excès d air trop important? température de fumée > 200 C Encrassement (Bacharach >1, CO > 75 ppm)? Propreté de la chaufferie? Ventilation de la chaufferie? (1.. 1,5 dm² / 17,5 kw) Mauvais tirage (>20 Pa; <10 Pa)? Régulateur de tirage? 13

14 Analyse des données de l attestation d entretien Production Si le rendement est peu performant, dans certains cas, un meilleur réglage semble être possible Interroger le chauffagiste sur la faisabilité d affiner le réglage Enjeu énergétique =??? 1 % de rendement de combustion en plus = environ 1 % de consommation en moins Si on ne peut améliorer le rendement au-delà de 90 % (limite acceptable), il faut envisager le remplacement du brûleur ou de l ensemble chaudièrebrûleur 14

15 Production Vérifier l adéquation puissance brûleur - chaudière C est peu fréquent mais il peut arriver de constater que le brûleur délivre une puissance supérieure à ce que la chaudière peut absorber On dégrade le rendement avec des températures de fumées plus élevées Enjeu énergétique 15 C de température de fumées en plus = environ 1 % de rendement de combustion en moins 15

16 Zoom sur le cadre relatif aux mesures du rendement Production (4,5 + 3) [USG/h] x 3,78 [litre/usg] x (14/7) 74 x 1074[kWh/litre] = 401 [kw] Danfoss/S Cela fait combien en kw? Danfoss/S 4,5 3, Ygnis Chaudière ,8 3,9 12,6 12, ,1 185,4 WA Cela fait combien en kw? 25,2 25, ,9 [kcal/h] 160,2 x 4,18 [joule/cal ou W.s/cal] 94,5 / ,6 [s/h] = 406 [kw] 16

17 Vérifier la fermeture du clapet d air du brûleur lorsqu à l arrêt Aujourd hui pratiquement tous les brûleurs rencontrés sur le terrain disposent d un volet d admission d air motorisé (datant après 1985) Dans certains cas, on constate qu il ne se referme pas à l arrêt (souvent la raison d un mauvais câblage électrique ou parfois d un problème mécanique) Un courant d air permanent refroidit la chaudière lorsqu à l arrêt Enjeu énergétique 0,5 à 1 % de la puissance nominale de la chaudière Production 17

18 Vérifier si les brûleurs 2 allures sont correctement commandés Il est fréquent de constater que les brûleurs 2 allures fonctionnent en réalité comme des brûleurs une allure Les raisons? Mauvais réglage des aquastats ou du régulateur Câblage 1ère allure pas réalisé On ne profite pas du meilleur rendement de combustion en 1 ère allure Enjeu énergétique % de rendement de combustion en plus 1,5 à 2 % de consommation en moins Production 18

19 Production Vérifier si les brûleurs 2 allures sont correctement commandés Broche verte non câblée 19

20 Vérifier le surdimensionnement de la chaufferie Production Les chaufferies sont généralement surdimensionnées Dans certains cas, il est possible de mettre à l arrêt la ou les chaudières excédentaires (soit manuellement soit automatiquement via un régulateur de cascade de chaudières) Comment vérifier? Etablir le rapport consommation / puissance installée Soit des kwh / kw = heures de fonctionnement à P nominale On devrait être alentour de heures pour un immeuble de bureaux (5 jours sur 7 et 12 heures par jour) Vérifier si un dispositif permet la mise à l arrêt de la chaudière inutile avec isolement sinon mettre à l arrêt manuellement et isoler hydrauliquement la chaudière excédentaire Enjeu énergétique Les pertes à l arrêt des chaudières inutiles maintenues en température 0,3 à 1,5 % de la puissance nominale de la chaudière 20

21 Vérifier le fonctionnement de la cascade de chaudières Production La cascade permet de ne maintenir en fonctionnement que la ou les chaudières nécessaires pour assurer les besoins de chauffage On évite ainsi les pertes à l arrêt des chaudières non nécessaires pour autant que l hydraulique le permette Généralement un régulateur de cascade mécanique ou électronique est présent et qui le cas échéant gérera la fermeture des vannes d isolement Vérifier ou placer un régulateur de cascade Enjeu énergétique Les pertes à l arrêt des chaudières inutiles maintenues en température 0,3 à 1,5 % de la puissance nominale de la chaudière 21

22 Vérifier le fonctionnement de la cascade de chaudières Production Cascade chaudière présente et fonctionnelle mais peu efficace point de vue énergétique car maintien irrigation chaudière via C1/C2 22

23 Vérifier le fonctionnement de la cascade de chaudières Production Cascade chaudière avec vannes d isolement motorisées Fermées à l arrêt de la chaudière? 23

24 Vérifier le fonctionnement de la cascade de chaudières Cascade chaudière avec vannes d isolement motorisées Production 24

25 Vérifier le degré d isolation des chaudières Production La jaquette peut parfois avoir été démontée et non remise en état ou bien l isolation n est plus présente sous la jaquette Réisoler correctement la chaudière 25

26 Vérifier le degré d isolation des chaudières Production 26

27 Vérifier que les chaudières sont à l arrêt en été Production Pertes à l arrêt observées tout l été pour une chaufferie récente de 430 kw : 430 [kw] x [h/an] x 0,3 [%] = [kwh PCI/an] ou 190 [ ] Approche réductrice si collecteur primaire est maintenu en température + consommation électrique de la pompe primaire Exemple pour une chaufferie de 680 kw d un immeuble de bureaux de 1993 consommant annuellement kwh pcs Signature énergétique immeuble de bureaux de m² kwh pcs kwh pcs consommés de juin à septembre soit près de 10% de la consommation annuelle!! Soit des pertes globales équivalentes à 5% de la P nominale sur les 4 mois 0 0,0 50,0 100,0 150,0 Degrés-jours 200,0 250,0 300,0 350,0 400,0 450,0 27

28 Vérifier que les chaudières sont à l arrêt en été Production Si production d ECS, toutes les chaudières ne doivent pas être maintenues en température isoler hydrauliquement les chaudières excédentaires Pour les vieilles chaudières atmosphériques, veilleuse reste permanente +/- 0,6 m³/jour soit 100 m³ de gaz sur l été 28

29 Vérifier la présence d un régulateur de tirage Production Il permet de maintenir une dépression constante au droit de la chaudière Souvent bloquer, casser ou non réglé 29

30 Vérifier la bonne ventilation de la chaufferie Production Les chaufferies doivent être correctement ventilées Il faut m³ d air pour brûler 1 l de mazout ou 1 m³ de gaz Une norme régit les ouvertures de ventilation à prévoir : NBN B dm² par 17,5 kw 30

31 Vérifier la bonne propreté de la chaufferie Production Une chaufferie sale est bien souvent responsable d un encrassement plus rapide de la chaudière et du brûleur Assurer un nettoyage annuel de la chaufferie 31

32 Production Petite étude statistique pour une commune Chaudière en fonctionnement inutile en été (70%)* Chaudières surdimensionnées (17%)* Allures de brûleur mal régulées (9%)* Régulation en cascade des chaudières absente, défectueuse ou incomplète (26%)* Brûleur mal réglé (9%)* * % des cas observés dans un parc de 22 bâtiments d une commune bruxelloise 32

33 Type de chaudière? Production Chaudière gaz à condensation Condense-t-on? Hydraulique adaptée? Régulation adaptée? Rendement ~ % 33

34 Y a-t-il condensation? Production Premier indice : des condensats s écoulent-ils à l égout? Une chaudière à condensation de 250 kw produit environ 14 litres par heure de condensats soit l équivalent d une chope de bière par minute 34

35 Y a-t-il condensation? Production Deuxième indice : l hydraulique semble-t-elle adaptée? Vérifier si l hydraulique est adaptée pour favoriser les retours froids Cumul imaginaire des recyclages d'eau chaude possibles vers la chaudière Les Situations à éviter 35

36 Y a-t-il condensation? Production Exemple d une hydraulique adaptée pour accepter des retours «haute température» 36

37 Y a-t-il condensation? Production Chaudière à condensation avec 2 retours : haute et basse température 37

38 Y a-t-il condensation? Production Chaudière à condensation avec 2 retours : haute et basse température Sortie chaudière Retour collecteur «haute température» On rentre après le condenseur Retour collecteur «basse température» On rentre dans le condenseur 38

39 Y a-t-il condensation? Production Troisième indice : la température de retour est-elle favorable? Pour apprécier pleinement la situation, une campagne de mesures s impose. On monitore la température de retour afin de vérifier si elle est inférieure au point de rosée des fumées (+/- 55 C pour le gaz, +/- 45 C pour le mazout) Température départ Température retour Température extérieure 39

40 Production Comment chiffrer les améliorations opérées au niveau de la production? Pour chiffrer l impact : de l amélioration du rendement de combustion via meilleur réglage brûleur du pilotage correct du brûleur en 2 allures de la suppression des pertes par balayage via clapet d air du brûleur du placement d un nouveau brûleur 2 allures de l isolement hydraulique de la chaudière excédentaire de la correction de la cascade chaudières Utilisation de l outil d évaluation du rendement saisonnier de production d Energie+ Une démo sur site est prévue lors de l atelier audit chauffage 40

41 Rénover toute la production? Production Pour évaluer le potentiel d économie d énergie suite à une rénovation complète, on estimera le rendement saisonnier de production avant et après rénovation La formule suivante permettra de chiffrer ce potentiel : Economie (kwh pci) = Conso actuelle (kwh pci) x [1 (η avant / η après)] On peut prendre les hypothèses suivantes dans le cadre d une rénovation : Type installation gaz ou mazout non à condensation mazout à condensation saisonnier de production sur PCI % % gaz à condensation % 41

42 Au niveau de la distribution? Distribution Vérifier si les conduites sont correctement isolées Check-list Vérifier si les vannes et échangeurs sont isolés Vérifier le surdimensionnement des circulateurs Vérifier si les circulateurs sont à l arrêt en été Placer des circulateurs à vitesse variable lorsque remplacement 42

43 Distribution Isoler les conduites et vannes 1 mètre de tuyau en acier non isolé de 1 pouce (DN25) parcouru par de l eau à 70 C présente une perte de 60 W Isoler une conduite diminue les pertes de 90% et est rentabilisé en 1à2années La perte énergétique d une vanne correspond à celle d un tuyau de même section d une longueur de 0,5 mètre pour des vannes récentes 1, 7 mètre pour des anciennes vannes Isoler une vanne est rentable en 2à4années (fonction du type de vanne, du régime de température et de la durée d irrigation) 43

44 Réduire la vitesse des circulateurs Distribution Indice : 80 C... par -10 C ext C 50 C... par +5 C ext C 44

45 Réduire la vitesse des circulateurs Distribution Réduire d un cran la vitesse des circulateurs secondaires permet de gagner 20% de leur consommation électrique Indice : la différence entre la température de départ et de retour Pour une température extérieure de 1 C, Tdépart Tretour devrait être de l ordre de C Si elle est de C, le débit est vraisemblablement 2 x trop élevé. 45

46 Distribution Mettre les circulateurs à l arrêt en été En été? Manuellement? Via la régulation? Quel enjeu énergétique? Une chaufferie de 500 kw Puissance des circulateurs : 2 kw Eté : h/an Gain : 2 [kw] x [h] = [kwh] x 0,12 [ /kwh] = 710 [ ] Quand Text > 15 C? 400 h de coupure supplémentaire Gain : 2 [kw] x 400 [h] = 800 [kwh] x 0,12 [ /kwh] = 96 [ ] 46

47 Au niveau de la régulation? Régulation Comprendre la régulation des chaudières (allure, cascade chaudières, régime température) des circuits secondaires (courbe de chauffe, horaire, ) locale (vanne thermostatique) Contrôler son bon fonctionnement au niveau des horaires (intermittence) au niveau des courbes de chauffe (intensité) Corriger les défauts, affiner certains réglages et réguler ce qui ne l est pas Assurer une maintenance de sa régulation Si gestion externalisée, un contrôle minimum doit être assuré 47

48 Régulation Les principales raisons d une régulation peu performante Paramétrage non adapté équipement fonctionne mal Paramétrage excessif (horaire, température) pour éviter les plaintes Intermittence non optimisée Surchauffe des locaux Régulation défaillante (régulateur HS) Pas de suivi de la régulation, pas de pilote à bord Déréglage Pas adaptation en fonction de l occupation Méconnaissance du fonctionnement de la régulation 48

49 Contrôler la régulation Bâtiment scolaire de m² avec piscine apprentissage Régulation Exemple 1 Consommation gaz annuelle 2008 Chaufferie 1 Année Consommation spécifique Concommations en kwh PCS Consommations en kwh pci Consommations normalisées en kwh pci Consommations spécifiques en kwh/m².an Enseignement communautaire Enseignement officiel Enseignement libre ou privé Enseignement moyenne Paradis des Enfants 50 0 Combustible 49

50 Contrôler la régulation Régulation Signature énergétique Consommations en kwh pcs Signature énergétique Janvier ,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 350,0 400,0 Degrés-jours 50

51 Contrôler la régulation Régulation En chaufferie 51

52 Régulation 52

53 Contrôler la régulation Régulation Campagne de mesures Chaufferie - Départ collecteur primaire Température en C

54 Contrôler la régulation Régulation Campagne de mesures Température en C Bâtiment A - 3 ème étage - 5 ème primaire C T ambiante classe T ambiante classe T extérieure préau 54

55 Contrôler la régulation Régulation Potentiel d économie via la régulation des seuls circuits radiateurs Equipement présent mais non exploité Remettre les V3V en automatique Vérifier le bon fonctionnement des équipements Reparamétrer les régulateurs climatiques Vérifier le résultat via campagne de mesures et affiner [kwh PCI] x 60% x 22,5% = [kwh PCI] soit près de 14% de la consommation globale du bâtiment Gain énergétique : [kwh PCS/an] ou [kwh PCI/an] Gain financier : 7164 [ /an] Investissement : 0 [ ] Temps de retour simple : 0 [années] Economie de CO2 : [kg CO2/an] 55

56 Régulation Contrôler la régulation kwh Signature énergétique Linéaire (2010) Linéaire (2009) Linéaire (2008) Interventions opérées début % de réduction de la consommation normalisée entre 2008 et Degrés jours 56

57 Régulation Faut-il abaisser ou couper le chauffage en inoccupation? Immeuble de bureaux construit en 1990 Superficie chauffée de m² Consommation spécifique de 136 kwh pci/m² Exemple 2 Facture gaz 2010 de HTVA 57

58 Régulation Faut-il abaisser ou couper le chauffage en inoccupation? Chaudière de 265 kw équipée d un brûleur gaz 2 allures Collecteur primaire en température constante 3 circuits radiateurs avec régulation climatique 58

59 Faut-il abaisser ou couper le chauffage en inoccupation? Une campagne de mesures pour voir T eau départ des 3 circuits + T ext. Régulation 59

60 Régulation Faut-il abaisser ou couper le chauffage en inoccupation? T ambiante bureau à chacun des 4 étages Le faible ralenti de 10 C de T eau en inoccupation a peu d impact sur la température ambiante seule une coupure complète est efficace 60

61 Potentiel d économie via une intermittence efficace? Régulation L absence de ralenti nocturne et de week-end = % de surconsommation 61

62 Régulation Problèmes de surchauffe Mauvais réglage des courbes de chauffe Mauvais emplacement des sondes Absence de vanne thermostatique dans des locaux à fort apport de chaleur Apport de chaleur non contrôlé 1 C de trop = % de surconsommation 62

63 Les sources de dysfonctionnement Régulation Déséquilibre hydraulique Equilibrage : Té de réglage du débit d'un radiateur 63 Corps de vanne thermostatique avec préréglage du débit

64 Régulation Petite étude statistique pour une commune Absence d intermittence ou mauvaise programmation des horaires ou des consignes (57%)* Mauvais réglage de la régulation (réglage excessif des courbes de chauffe) (35%)* Fonctionnement de la régulation inconnu (26%)* Absence ou mauvaise gestion de la régulation locale (35%)* Circulateurs en fonctionnement en été (70%)* Circulateurs éventuellement surdimensionnés (43%)* * % des cas observés dans un parc de 22 bâtiments d une commune bruxelloise 64

65 Au niveau de l émission? Emission Isoler les allèges Eviter d entraver l émission des radiateurs 65

66 Isoler les allèges Emission Les déperditions au travers d un mur situé derrière un radiateur sont doublées! Placer un isolant de 0,5 cm recouvert d aluminium sur un mur non isolé au dos d un radiateur permet de gagner : kwh/m².an Et est remboursé en ans 66

67 Eviter d entraver l émission des radiateurs Emission 67

68 Outils, sites internets, etc intéressants : Site Energie+ : Site Bruxelles-Environnement : 68

69 Contact Jonathan MATTHEWS Responsable audit énergétique ICEDD : 081/ jm@icedd.be 69