Chaudières à condensation. Une nouvelle installation de chauffage

CHAUDIÈRES À CONDENSATION
DIGEST
CSTC
Une nouvelle installation
de chauffage
On peut considérer que les bâtiments neufs conformes aux exigences de la réglementation sur la
performance énergétique présentent des besoins en énergie peu élevés et sont donc susceptibles
d’être équipés de systèmes de chauffage à (très) basse température. Par ailleurs, la hausse des prix
de l’énergie, de même que les incitants fiscaux et financiers mis en place par les pouvoirs publics
pour encourager l’utilisation rationnelle de l’énergie laissent supposer que la réglementation sur la
performance énergétique des bâtiments favorisera véritablement le recours aux systèmes à basse
température et aux technologies basées sur des sources d’énergie durables.
Conditions limites conventionnelles des systèmes d’émission de chaleur.
Système d’émission de
chaleur
Hautes
températures
Basses
températures
Très basses
températures
qin > 55 °C (1)
20 ≤ Dq ≤ 15 K (2)
55 ≤ qin ≤ 40 °C (1)
15 ≤ Dq ≤ 10 K (2)
40 ≤ qin ≤ 30 °C (1)
10 ≤ Dq ≤ 5 K (2)
Radiateurs / Convecteurs
Sols, plafonds ou murs chauffants
Eléments de construction thermoactifs
(1) qin : température de l’eau de départ (°C).
(2) Dq : écart de température entre l’eau de départ et l’eau de retour (K).
DIGEST n° 10.2 – 2010
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Centre scientifique et technique de la construction – Rue du Lombard 42, 1000 Bruxelles – Editeur responsable : Jan Venstermans – www.cstc.be – D/2010/0611/07
La chaudière à condensation s’avère plus efficace lorsqu’elle est raccordée à un système de chauffage
à basse ou très basse température. Le recours à de tels systèmes permet de réaliser des économies
d’énergie substantielles. En effet, ces systèmes présentent un rendement de fonctionnement accru
en raison des pertes de chaleur réduites lors de la distribution et de l’émission. Le rendement de
production est également amélioré, en particulier celui des chaudières à condensation. Étant donné
que l’émission calorifique des systèmes de chauffage à (très) basse température est réduite, leur
utilisation comme générateur principal ne peut théoriquement s’envisager que dans des bâtiments
caractérisés par des besoins énergétiques peu élevés, c’est-à-dire des bâtiments :
• munis d’une enveloppe très bien isolée et dépourvue de ponts thermiques (< K45)
• dont l’étanchéité à l’air est satisfaisante et réduit les infiltrations non contrôlées
• équipés d’un système de ventilation naturelle et/ou mécanique qui garantit une qualité d’air suffisante et, dans le cas d’une ventilation exclusivement mécanique, assure en outre une récupération
de la chaleur contenue dans l’air évacué.
DISTRIBUTION ET ÉMISSION DE CHALEUR
Pour assurer un rendement global optimal, il convient d’associer la chaudière à condensation
à un système de distribution et d’émission à (très) basse température. Au cours des dernières
années, ces technologies ont fait l’objet de constants perfectionnements qui ont permis d’améliorer leurs performances énergétiques et donc leur viabilité économique.
n RADIATEURS
DIGEST
Étant donné que le régime d’un système de chauffage à basse température est inférieur au régime normalisé (75/65 °C), il convient d’opérer une conversion pour calculer l’émission calorifique
réelle propre à chaque radiateur. Il y a donc lieu d’opter pour des radiateurs de plus grand format
que dans le cas d’un régime 75/65 °C et de veiller par ailleurs à un dimensionnement correct.
n CONVECTEURS
Les récents développements dont ont fait l’objet les convecteurs visent à améliorer leur émission
à basse température d’eau : adaptation de la forme et des dimensions des lamelles autour des
conduites, convection forcée par des mini-ventilateurs pilotés automatiquement en fonction des
besoins de chauffage.
n CORPS RAYONNANTS
Le terme de “chauffage par rayonnement” s’applique d’une manière générale aux émetteurs dont
le principal mode de transmission thermique s’opère par rayonnement. Ce système de chauffage utilise la surface des grands éléments de construction comme corps rayonnant (planchers
et murs, plus rarement plafonds); seule une faible part de la chaleur est émise par convection.
Sonde extérieure
Chauffage par le sol
Régulateur
Radiateur
Soupape
de
sécurité
Ballon
sanitaire
M
M
Brûleur
Chaudière à Bac pour
condensation condensats
Exemple d’installation individuelle avec chaudière à condensation :
• raccordée à un circuit de radiateurs et un circuit de chauffage par le sol
• avec production d’eau chaude sanitaire par accumulation
• équipée d’une régulation climatique agissant sur le brûleur, les circulateurs et les vannes mélangeuses.
Le schéma de principe présenté ci-dessus n’est qu’un exemple parmi d’autres.
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EVACUATION DES GAZ DE COMBUSTION
Les produits de combustion doivent être évacués selon
les prescriptions du projet de norme NBN B 61-001
et de la norme NBN B 61-002.
n CONDUITS DE FUMÉE
Les matériaux et produits utilisés à cet effet doivent
en outre satisfaire aux normes européennes en vigueur. En présence d’une chaudière à condensation,
le conduit d’évacuation appartiendra aux classes de
température T80 à T160 (selon le type de chaudière); il
sera résistant aux condensats. Les matériaux à utiliser
sont spécifiés dans le tableau ci-dessous.
n DÉBOUCHÉ
Privilégier un débouché en toiture dans tous les cas.
Celui-ci doit se situer dans une zone autorisée (en
dépression); à défaut, il y a lieu d’adopter des mesures
spécifiques.
n CIRCUIT DE COMBUSTION OUVERT
Pour les chaudières à condensation dotées d’une
chambre de combustion ouverte (appareils du type B),
la situation locale et les conditions de fonctionnement
de la chaudière, de température des gaz de combustion et de tirage de la cheminée sont déterminantes
pour le dimensionnement du conduit de fumée. Celui-ci
s’opère selon la méthode de calcul définie dans les
normes de la série NBN EN 13384.
La complexité de cette méthode a incité le Centre
scientifique et technique du bâtiment (CSTB, France)
à mettre au point, en collaboration avec divers
organismes spécialisés, un logiciel permettant un
calcul rapide et aisé, par le biais de simulations,
des différentes situations envisageables. Ce logiciel
est téléchargeable gratuitement sur le site Internet
www.bbs-slama.com/cheminees.
n CIRCUIT DE COMBUSTION ETANCHE
Dans le cas d’une chaudière à condensation étanche
(appareil du type C), les composants nécessaires à
l’alimentation d’air et à l’évacuation des fumées font
partie intégrante du système commercialisé et sont
agréés avec celui-ci.
Le dimensionnement des conduits d’évacuation relève
par conséquent de la compétence et de la responsabilité du fabricant et non de celles de l’installateur,
qui met en œuvre l’ensemble de la chaudière et de
Matériaux utilisables pour les conduits de fumée des chaudières à condensation.
Type de conduit
Conduit métallique
Type de chaudière
NBN
EN 10088-1
ANSI
Chaudière
à condensation
au gaz
EN AW-4047A
–
–
autorisé
interdit
EN AW-1200A
EN AW-6060
–
–
–
–
–
1.4301
1.4307
1.4401
–
–
304
304 L
316
autorisé
autorisé
interdit
interdit
autorisé
interdit
interdit
interdit
interdit
interdit
50
–
1.4404
1.4571
316 L
316 Ti
autorisé
autorisé
60
–
1.4432
316 L
autorisé
autorisé
70
–
1.4539
904 L
autorisé
autorisé
interdit (4)
interdit (5)
interdit (4)
interdit (5)
autorisé ( )
autorisé (3)
Type de matériau
selon NBN
EN 1856-1
Aluminium
(NBN EN 573-3)
10
11
13
20
30
40
Acier inoxydable
Conduit en béton (1)
Conduit en terre cuite (2)
Conduit en matière synthétique (3)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
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Chaudière
à condensation
au mazout
Les conduits d’évacuation en béton doivent satisfaire aux normes NBN EN 1857, NBN EN 1858 et NBN EN 12446.
Les conduits d’évacuation en terre cuite doivent satisfaire aux normes NBN EN 1457, NBN EN 1806, NBN EN 13063-1 à 3 et NBN EN 13069.
Les conduits en matériau synthétique ne sont autorisés que s’ils répondent aux exigences formulées au § 9.1.2 (p. 69) de la NIT 235.
Sauf s’il est démontré que le système appartient à la classe de résistance aux condensats W et à la classe de résistance à la corrosion 1.
Sauf s’il est démontré que le système appartient à la classe de résistance aux condensats W et à la classe de résistance à la corrosion 2.
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Débouché des conduits
en façade et en toiture.
ses accessoires conformément aux instructions du
premier. Comme illustré à la figure ci-contre, ces
conduits peuvent déboucher verticalement en toiture
ou horizontalement en façade.
RÉGULATION D’UNE CHAUDIÈRE
À CONDENSATION
DIGEST
n THERMOSTAT D’AMBIANCE
Si la chaudière est pilotée par un thermostat d’ambiance disposé dans la salle de séjour comme c’est
le cas dans la plupart des maisons unifamiliales, il
convient d’opter pour un thermostat chronoproportionnel en lui adjoignant un régulateur approprié.
Durant les périodes de froid tempéré, les écarts de température seront rapidement compensés et
la chaudière à condensation verra sa durée de fonctionnement diminuer. L’eau demeurera ainsi à
basse température, ce qui favorisera le fonctionnement de la chaudière en mode de condensation.
Par contre, lorsqu’il lui faudra davantage de temps pour compenser une baisse de température,
c’est-à-dire durant des périodes de grand froid, la chaudière fonctionnera plus longtemps et la
température augmentera en conséquence.
Cependant, du fait que le thermostat chronoproportionnel agit directement sur le brûleur, la température moyenne de fonctionnement de la chaudière se maintiendra au plus près des variations
de température extérieure, sans qu’il soit nécessaire de recourir à une sonde extra-muros.
n RÉGULATION CLIMATIQUE
Lorsqu’aucun local de référence ne convient pour placer le thermostat d’ambiance, l’installation de
chauffage peut être réglée en fonction de la température extérieure, celle-ci constituant le principal
facteur d’influence des besoins calorifiques. On parle dans ce cas de régulation “climatique”. Le
schéma de principe d’une telle régulation est représenté à la figure ci-dessous.
En pratique, ce mode de régulation est conditionné par une courbe de chauffe, qui caractérise la
relation entre la température extérieure mesurée par une sonde externe et la température d’eau
souhaitée, compte tenu des performances de la chaudière, des caractéristiques du bâtiment et de
son système d’émission.
Les régulateurs climati­
ques, tout comme les
thermostats d’ambiance,
peuvent également remplir
d’autres fonctions permettant de programmer
différents modes de fonctionnement.
Le régulateur à sonde extérieure peut être complété
par une sonde intérieure,
qui permet d’éviter que des
gains de chaleur solaire ne
provoquent une surchauffe
dans la salle de séjour.
Schéma de principe de la régulation climatique.
Ti
Te
Calcul de la
température
d’eau
Consigne
de température
Température
extérieure
PI
Régulation en
boucle fermée
Température
de l’eau
Réglage de la température : action sur le
générateur ou sur la vanne
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