Technologies de chauffage

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1 Technologies de chauffage Les différents types de systèmes Formation à la Procédure d Avis Énergétique

2 Sommaire Production Chauffages décentralisés Chauffage central : chaudières à brûleur pulsé Chauffage central : brûleur mazout Chauffage central : chaudières gaz Chauffage central : chaudières à condensation Emission Régulation Comparaison des rendements de production (formule de Renaud) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 2

3 Sommaire Production Chauffages décentralisés Chauffage central : chaudières à brûleur pulsé Chauffage central : brûleur mazout Chauffage central : chaudières gaz Chauffage central : chaudières à condensation Emission Régulation Comparaison des rendements de production (formule de Renaud) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 3

4 Chauffage décentralisé : électrique Chauffage direct Radiateurs à infrarouges Convecteurs Convecteurs de sol η = 100 % (Comprend le η de production et de distribution, ne comprend pas le η d émission et de régulation) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 4

5 Chauffage décentralisé : électrique Chauffage direct par le sol Formation à la Procédure d Avis Énergétique 5

6 Chauffage décentralisé : électrique Accumulation / action directe si vide Accumulation demande de la masse -> appareils très lourds η = 95 % (Comprend le η de production et de distribution et de régulation, ne comprend pas le η d émission) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 6

7 Chauffage décentralisé : Poêles Bois / Charbon Mazout Formation à la Procédure d Avis Énergétique 7

8 Convecteurs gaz Formation à la Procédure d Avis Énergétique 8

9 Formation à la Procédure d Avis Énergétique 9

10 Convecteurs gaz Convecteur et son raccordement à la cheminée Convecteur avec chambre de combustion Convecteur avec convection forcée (ventilateur) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 10

11 Convecteurs gaz Rendement utile (selon l ARGB) de l ordre de % à pleine charge ; Rendement qui chute à charge partielle pour atteindre %, du fait d un excès d air trop important ; (un convecteur travaille en moyenne sur la saison de chauffe à moins de 30% de charge!). Veilleuse permanente sur chaque appareil ; Avantage : pas de perte de distribution. Le rendement saisonnier de production/distribution s élève donc en moyenne à % (77% de moyenne). (Comprend le η de production et de distribution, ne comprend pas le η d émission et de régulation) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 11

12 Sommaire Production Chauffages décentralisés Chauffage central : chaudières à brûleur pulsé Chauffage central : brûleur mazout Chauffage central : chaudières gaz Chauffage central : chaudières à condensation Emission Régulation Comparaison des rendements de production (formule de Renaud) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 12

13 1. Choix du combustible? Fuel Gaz 2. Type de brûleur 2. Type de brûleur Atmosphéri que Pulsé Atmosphéri que Pulsé 3. Régime de température? 3. Régime de température? 3. Régime de température? Haute température Basse température Condensati on Haute température Basse température Condensati on Haute température Basse température Condensati on Formation à la Procédure d Avis Énergétique 13

14 Chaudières à brûleur pulsé (fuel ou gaz) Le brûleur est choisi indépendamment de la chaudière ; Chaudières dites à foyer pressurisé (déplacement des fumées grâce à la pression du ventilateur) ; rendement de combustion performant mais fonction du réglage ; pertes à l arrêt réduites Chaudière à foyer pressurisé sans et avec son brûleur Formation à la Procédure d Avis Énergétique 14

15 Sommaire Production Chauffages décentralisés Chauffage central : chaudières à brûleur pulsé Chauffage central : brûleur mazout Chauffage central : chaudières gaz Chauffage central : chaudières à condensation Emission Régulation Comparaison des rendements de production (formule de Renaud) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 15

16 Rôle clapet d air à Chauffage central : brûleur mazout 1. moteur, 2. boîte de contrôle, 3. transformateur, 4. électrodes, 5. ventilateur, 6. volute, 7. déflecteur, 8. gicleur, 9. réchauffeur, 10. cellule photosensible, 11. électrovanne, 12. pompe et régulateur de pression η comb = 91 93% η annuel = % Brûleur : Marque / type Date de fabrication Clapet d air Puissance Formation à la Procédure d Avis Énergétique 16

17 Chauffage central : brûleur mazout Rôle du clapet d air A l arrêt (2/3 du temps) : éviter les pertes par balayage En fonctionnement (1/3 du temps) : réguler l admission d air dans la chambre de combustion Formation à la Procédure d Avis Énergétique 17

18 Chauffage central : brûleur mazout Attestation de contrôle Date Rendement de combustion (%) l émission de suie mesurée (Bacharach) Pression de la pompe (bar) Débit du gicleur (gal/h) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 18

19 Entretien / Fiche d entretien

20 Chaudières fuel : labels CE Optimaz Ancien logo Nouveau logo Optimaz elite Formation à la Procédure d Avis Énergétique 20

21 Chaudières fuel : labels Optimaz? Performances plus élevées que les exigences légales 93% Optimaz (rendement de combustion) 97.5% Optimaz Elite (eau à 50/30 C) Pertes à l arrêt max de 0.8% Conformité d émissions NOx et CO Pertes max du ballon d ECS: 0.43W/l Qualité du service Formation à la Procédure d Avis Énergétique 21

22 Sommaire Production Chauffages décentralisés Chauffage central : chaudières à brûleur pulsé Chauffage central : brûleur mazout Chauffage central : chaudières gaz Chauffage central : chaudières à condensation Emission Régulation Comparaison des rendements de production (formule de Renaud) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 22

23 Chauffage central : Chaudière Gaz Grandes caractéristiques des chaudières gaz : À brûleur pulsé Atmosphériques À chambre de combustion À condensation Basse température Formation à la Procédure d Avis Énergétique 23

24 1. Choix du combustible? Fuel Gaz 2. Type de brûleur 2. Type de brûleur Atmosphéri que Pulsé Atmosphéri que Pulsé 3. Régime de température? 3. Régime de température? 3. Régime de température? Haute température Basse température Condensati on Haute température Basse température Condensati on Haute température Basse température Condensati on Formation à la Procédure d Avis Énergétique 24

25 Chaudières gaz atmosphériques Formation à la Procédure d Avis Énergétique 25

26 Chaudières gaz atmosphériques 1. Corps de chauffe (en fonte) 2. Échangeur à ailettes profilées 3. Isolation 4. Bouclier thermique 5. Buse de fumée avec coupetirage intégré 6. Tableau de commande 7. Jaquette 8. Porte d'accès (pivotante) 9. Collecteur de départ 10. Collecteur de retour 11. Brûleur à prémélange (bas NOx) 12. Rampe gaz 13. Électrode d'allumage et sonde d'ionisation 14. Transfo d'allumage 15. Connecteurs électriques 16. Vanne gaz à 2 allures 17. Vanne de vidange Formation à la Procédure d Avis Énergétique 26

27 Chaudières gaz à ventouse assistées par ventilateur rendement de combustion parfois amélioré (meilleur contrôle de l excès d air, intérêt d un brûleur modulant et d un ventilateur modulant), pertes à l arrêt réduites sécurité si prise d air extérieure Formation à la Procédure d Avis Énergétique 27

28 Chaudières gaz atmosphériques Caractéristiques La combustion se fait à la pression atmosphérique Foyer ouvert sur l ambiance (le plus souvent pour les anciennes chaudières) Brûleur = rampe gaz intégrée dans la chaudière Pas de ventilateur sur le brûleur (parfois un ventilateur d évacuation des fumée) Présence d un coupe tirage (parfois visible sous la forme conique) Allumage par veilleuse (le plus souent pour les anciennes chaudières). Parfois allumage électronique ; Pas de mesure de combustion possible - pas de réglage possible (réglage d usine). Formation à la Procédure d Avis Énergétique 28

29 Chaudières gaz atmosphériques Formation à la Procédure d Avis Énergétique 29

30 Chaudières gaz atmosphériques rendement de combustion parfois médiocre (combustion avec beaucoup d excès d air), pertes à l arrêt plus importantes (foyer ouvert en permanence), production d NOx plus importante. η comb = 88 91% η annuel = % Formation à la Procédure d Avis Énergétique 30

31 Chauffage central : Chaudière Gaz à chambre vs. chaudière atmosphérique Formation à la Procédure d Avis Énergétique 31

32 Chaudières gaz : label CE AGB/BGV HR HR + («haut» rendement) HR TOP (condensation) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 32

33 Sommaire Production Chauffages décentralisés Chauffage central : chaudières à brûleur pulsé Chauffage central : brûleur mazout Chauffage central : chaudières gaz Chauffage central : chaudières à condensation Emission Régulation Comparaison des rendements de production (formule de Renaud) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 33

34 1. Choix du combustible? Fuel Gaz 2. Type de brûleur 2. Type de brûleur Atmosphéri que Pulsé Atmosphéri que Pulsé 3. Régime de température? 3. Régime de température? 3. Régime de température? Haute température Basse température Condensati on Haute température Basse température Condensati on Haute température Basse température Condensati on Formation à la Procédure d Avis Énergétique 34

35 Chaudières gaz (fuel) à condensation Principe : refroidir les fumées jusqu à récupérer la chaleur de vaporisation de l eau contenue dans les fumées Intérêt rendement de combustion excellent peu de pertes à l arrêt Gain énergétique : Gaz : CH O2 -> CO H 2 O Autres : C x H y + n O2 -> x CO 2 + y / 2 H 2 O % sur la consommation annuelle fuel Optimaz mauvaise gaz atmosphérique η comb = % η annuel = % Formation à la Procédure d Avis Énergétique 35

36 La condensation au fuel? Max. 6% d énergie latente récupérable (10% pour le gaz) -> remboursement du surcoût difficile (4>y/x); Gaz : CH O2 -> CO H 2 O Autres : C x H y + n O2 -> x CO 2 + y / 2 H 2 O Condensats acides (production de H 2 SO 4 ) -> besoin chaudières encore plus résistantes et traitement avant rejet (mélange de neutralisation avec des composants basiques) ; En général utilisation de fuel «extra» à 50 ppm de souffre. Combustible plus cher ; Formation à la Procédure d Avis Énergétique 36

37 La condensation au fuel? Différence entre les combustibles Point de rosée du fuel plus faible ( C) -> travailler avec des t d eau encore plus faibles et surdimensionner plus les corps de chauffe. Formation à la Procédure d Avis Énergétique 37

38 Impératifs liés aux chaudières à condensation Cheminée (simple paroi en acier inoxydable) résistante à la corrosion à l eau Évacuation des condensats à l égout (une chaudière de 15 kw produit env. 0,85 lit. de condensats par heure) ; en matière plastique : ph entre 3,9 en 4,5 (sans neutralisation si chaudière au gaz) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 38

39 Acidité de l eau condensée basique acide ph Ammoniaque Eau de mer Eau courante Eau distillée Eau de pluie pure Eau de pluie vinaigre Jus de fruit Acide fort Machine à laver Vlarem Condensats gaz Condensats mazout Formation à la Procédure d Avis Énergétique 39

40 1. Choix du combustible? Fuel Gaz 2. Type de brûleur 2. Type de brûleur Atmosphéri que Pulsé Atmosphéri que Pulsé 3. Régime de température? 3. Régime de température? 3. Régime de température? Haute température Basse température Condensati on Haute température Basse température Condensati on Haute température Basse température Condensati on Formation à la Procédure d Avis Énergétique 40

41 Chaudière basse température (gaz fuel) Chaudière pouvant travailler avec une basse température d eau Intérêt : Diminuer les pertes à l arrêt : surtout important avec les anciennes chaudières (atmosphériques) Protéger la chaudière dans le cas d une régulation par thermostat (en domestique) Améliorer le rendement de combustion : non! Et pourquoi vouloir éviter la condensation si on peut condenser? Formation à la Procédure d Avis Énergétique 41

42 Chaudière basse température (gaz fuel) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 42

43 Chaudière basse température (gaz fuel) Conclusion : On isole pour freiner l échange!! => NON SENS Technologie uniquement intéressante pour faire une bonne régulation sans déteriorer la chaudière Pas de sens en gaz, préférer la condensation En application fuel pour protéger la chaudière Formation à la Procédure d Avis Énergétique 43

44 1. Choix du combustible? Fuel Gaz 2. Type de brûleur 2. Type de brûleur Atmosphéri que Pulsé Atmosphéri que Pulsé 3. Régime de température? 3. Régime de température? 3. Régime de température? Haute température Basse température Condensati on Haute température Basse température Condensati on Haute température Basse température Condensati on Formation à la Procédure d Avis Énergétique 44

45 1. Choix du combustible? Fuel Gaz 2. Type de brûleur 2. Type de brûleur Atmosphéri que Pulsé Atmosphéri que Pulsé 3. Régime de température? 3. Régime de température? 3. Régime de température? Haute température Basse température Condensati on Haute température Basse température Condensati on Haute température Basse température Condensati on Formation à la Procédure d Avis Énergétique 45

46 Sommaire Production Chauffages décentralisés Chauffage central : chaudières à brûleur pulsé Chauffage central : brûleur mazout Chauffage central : chaudières gaz Chauffage central : chaudières à condensation Emission Régulation Comparaison des rendements de production (formule de Renaud) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 46

47 Emission de chaleur Radiateurs adossés à des murs extérieurs isolés contre des murs extérieurs non isolés : avec ou sans feuille réfléchissante devant les fenêtres : c est-à-dire superficie complète du radiateur à hauteur de la partie vitrée de la fenêtre contre des murs intérieurs Chauffage par le sol, plafond ou mur Systèmes convectifs Convecteurs Ventilo-convecteurs Chauffage par air (si distribution par air) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 47

48 Radiateur ou convecteur Radiateurs (conduction, convection, rayonnement) Système convectif (convection) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 48

49 Sommaire Production Chauffages décentralisés Chauffage central : chaudières à brûleur pulsé Chauffage central : brûleur mazout Chauffage central : chaudières gaz Chauffage central : chaudières à condensation Emission Régulation Comparaison des rendements de production (formule de Renaud) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 49

50 Systèmes de régulation Chaudière maintenue sur aquastat, thermostat d ambiance agissant sur le circulateur Avantages : gestion de la température ambiante dans le local témoin, coupure nocturne facile Economie de consommation du circulateur (environ kwh/an) Inconvénients : pertes à l arrêt de la chaudière (faire varier l aquastat manuellement, attention si pas chaudière à basse température) Choc thermique dans la chaudière (enclenchement sans débit) Régulation par train d eau chaude Formation à la Procédure d Avis Énergétique 50

51 Systèmes de régulation Thermostat d ambiance agissant sur le brûleur, circulateur en fonctionnement permanent, aquastat = aquastat de sécurité Avantages : gestion de la température ambiante dans le local témoin, coupure nocturne facile Fonctionnement en température variable de la chaudière (fonction de son inertie) Relance à pleine puissance Inconvénients : consommation du circulateur Condensation dans les chaudières non basse température Formation à la Procédure d Avis Énergétique 51

52 Systèmes de régulation Thermostat d ambiance agissant sur le brûleur et le circulateur (avec temporisation), aquastat = aquastat de sécurité Avantages : gestion de la température ambiante dans le local témoin, coupure nocturne facile Fonctionnement en température variable de la chaudière (fonction de son inertie) Relance à pleine puissance Consommation réduite du circulateur Inconvénients : Condensation dans les chaudières non basse température) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 52

53 Systèmes de régulation Température de chaudière commandée par régulateur climatique et sonde extérieure Avantages : Fonctionnement en température variable de la chaudière (fonction de son inertie) Solution en absence de local témoin Inconvénients : choix de l emplacement de la sonde extérieure (maison peu inerte, séjour au sud, ) Difficulté du réglage Type d intermittence Peu adaptée aux bâtiments fort isolés Formation à la Procédure d Avis Énergétique 53

54 Courbe de chauffe Unique pour un bâtiment Dépend : De l isolation du bâtiment De la surpuissance des radiateurs Des températures de consigne Définie par: Sa pente Son déplacement parallèle Remarque : sonde -> endroit représentatif des conditions les plus exigeantes Formation à la Procédure d Avis Énergétique 54

55 Courbe de chauffe Formation à la Procédure d Avis Énergétique 55

56 Réglage du régulateur climatique Pas par le chauffagiste Pas au hasard en fonction des plaintes Par une personne vivant dans le bâtiment et tenant un historique des réglages Formation à la Procédure d Avis Énergétique 56

57 Intérêt d une sonde extérieure? Fonctionnement en température glissante ; => Réduit la température moyenne de la chaudière sur la saison de chauffe ; => Améliore le rendement de l installation ; => Favorise la condensation (le cas échéant). Formation à la Procédure d Avis Énergétique 57

58 Intérêt d une gestion centralisée de la chaudière en plus de la régulation locale? Fonctionnement en température glissante ; => Réduit la température moyenne de la chaudière sur la saison de chauffe ; => Améliore le rendement de l installation ; => Favorise la condensation (le cas échéant). Améliore le fonctionnement de la régulation locale (vannes thermostatiques). Formation à la Procédure d Avis Énergétique 58

59 Les vannes thermostatiques peuvent-elles fonctionner correctement si la température de l eau est trop élevée? 1. bulbe thermostatique 2. poignée de réglage 3. tige de transmission 4. ressort de rappel 5. clapet de réglage Formation à la Procédure d Avis Énergétique 59

60 Vannes thermostatiques? Où est-il surtout important de placer des VT? Ne pas en mettre où il y a le thermostat d ambiance Pourquoi ne pas réguler qu avec des vannes thermostatiques? Fonctionnent mal si la température de l eau est trop élevée (pompage, sifflement), Ne permettent pas d intermittence automatisée ; Ne limitent la chaleur que dans les locaux profitant d apports gratuits plus importants ou demandant une température de consigne moindre ; Ne permettent pas de limiter les pertes des chaudières et des circuits de distribution. Formation à la Procédure d Avis Énergétique 60

61 Sommaire Production Chauffages décentralisés Chauffage central : chaudières à brûleur pulsé Chauffage central : brûleur mazout Chauffage central : chaudières gaz Chauffage central : chaudières à condensation Emission Régulation Comparaison des rendements de production (formule de Renaud) Formation à la Procédure d Avis Énergétique 61

62 Rendement de production Rendement de production : formule de Renaud Type de chaudière/brûleur Isolation chaudière/brûleur Rendement de combustion : fonction de l âge et du type de chaudière Pertes à l arrêt : fonction de l âge et du type de chaudière Température chaudière Température chaufferie Temps de fonctionnement annuel Formation à la Procédure d Avis Énergétique 62

63 Formule de Renaud η p,1, réel ηro = α Θ Tw To ( η α /100) ro α Θ Θ 1000 Θ 1000 Θ : rendement instantané (mesuré) : coefficient de pertes à l arrêt = Tw To avec b α b : température moyenne de la chaudière pendant la saison de chauffe ( C) : température moyenne de la chaufferie pendant la saison de chauffe ( C) 4 b : charge annuelle de la chaudière nom : paramètre dans les conditions nominales (Tw=70 C; To=20 C) nom nom Θ Θ nom 3 Formation à la Procédure d Avis Énergétique 63

64 ηro = rendement instantané = rendement mesuré = rendement sur la fiche Formation à la Procédure d Avis Énergétique 64

65 Aperçu de la formule Nombreux paramètres Rendement instantané initialement important Forte augmentation des pertes à l arrêt avec des charges faibles Coefficient de pertes à l arrêt significatif Profil différent pour chaque type de chaudière... Formation à la Procédure d Avis Énergétique 65

66 Effets de la régulation de la chaudière sur le rendement La régulation permet de diminuer la température moyenne de l eau pendant la saison de chauffe ; Les chaudières présentant des pertes à l arrêt importantes sont pénalisées par le surdimensionnement et la mauvaise régulation ; La condensation a un effet important sur le rendement; Influence importante des brûleurs modulants : ils permettent d augmenter la charge annuelle de la chaudière ce qui en augmente le rendement (puissance moyenne du brûleur plus faible). Les brûleurs modulants ne sont pas représentés dans les figures suivantes. Formation à la Procédure d Avis Énergétique 66

67 Régulation de la chaudière avec un aquastat 100,0% 95,0% Pertes à l arrêt de 0,5 à 4 % Rendement de production 90,0% 85,0% 80,0% 75,0% 70,0% 65,0% 60,0% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% Charge annuelle de la chaudière Formation à la Procédure d Avis Énergétique 67

68 Régulation de la chaudière avec un thermostat 100,0% 95,0% Pertes à l arrêt de 0,5 à 4 % Rendement de production 90,0% 85,0% 80,0% 75,0% 70,0% 65,0% 60,0% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% Charge annuelle de la chaudière Formation à la Procédure d Avis Énergétique 68

69 Régulation de la chaudière avec une sonde de température extérieure Pertes à l arrêt de 0,5 à 4 % 100,0% 95,0% Rendement de production 90,0% 85,0% 80,0% 75,0% 70,0% 65,0% 60,0% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% Charge annuelle de la chaudière Formation à la Procédure d Avis Énergétique 69

70 L effet de la condensation 110,0% 105,0% 100,0% Rendement de production 95,0% 90,0% 85,0% 80,0% 75,0% 70,0% 65,0% 60,0% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% Charge annuelle de la chaudière Formation à la Procédure d Avis Énergétique 70

71 Chaudières gaz à condensation Influence sur le rendement thermique Pertes de chaleur latente 11% 11% 5% PCS PCI Chaleur utile 88% 92% 104% Pertes de chaleur sensible Chaudière traditionelle 12% 8% 2% Chaudière HR Chaudière à condensation HR TOP Formation à la Procédure d Avis Énergétique 71

72 Comparaison des chaudières rendement de combustion pertes à l'arrêt rendement saisonnier consommation (equ l fuel)* de à de à de à de à Chaudière gaz atmosphérique 88% 91% 0,50% 1,50% 80% 91% Chaudière fuel 91% 93% 0,25% 0,80% 86% 93% Chaudière gaz à condensation 100% 108% 0,25% 0,50% 97% 105% mauvais échangeur régulation en température constante Bon échangeur régulation en température glissante *pour un besoin énergétique de kwh/an Formation à la Procédure d Avis Énergétique 72

73 Performance des chaudières Classement des types de chaudières Chaudières gaz non condensantes (sur sol ou murales) : atmosphériques avec évacuation par cheminée évacuation par ventouse, assistée par ventilateur Chaudières fuel à brûleur pulsé Chaudières gaz (fuel) à condensation Rendements annuels correspondants : Chaudières gaz non condensantes : % Chaudières fuel à brûleur pulsé : % Chaudières gaz à condensation: % mauvais échangeur régulation en température constante Bon échangeur régulation en température glissante Formation à la Procédure d Avis Énergétique 73

74 La version originale de cette présentation a été développée en mai 2007 pour le compte de la Région wallonne par le consortium CSTC, ICEDD, UCL, VITO. Formation à la Procédure d Avis Énergétique 74

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