Plus de 100% d'efficacité - comment est-ce possible?
Le rendement des chaudières à condensation dépend du type de combustible et s'élève à:
- gaz naturel - 111%,
- propane - 109%,
- fioul - 106%.
Ces valeurs ne sont que théoriques, car en fait - en raison des pertes d'énergie résultant d'une combustion incomplète du carburant, d'un rayonnement thermique ou de ce que l'on appelle pertes de cheminée - ce rendement est inférieur de 2 à 4%, mais atteint toujours les valeurs de 105 à 109% (pour une chaudière à gaz) et celles-ci sont indiquées dans les données techniques des appareils. D'où vient plus de 100% d'efficacité? Cela est principalement dû à la méthode de calcul utilisée dans la plupart des pays européens. L'efficacité des chaudières est liée à la valeur calorifique du combustible, et non à la quantité totale d'énergie générée lors de sa combustion, c'est-à-dire chaleur de combustion. Pendant ce temps, dans les chaudières à condensation, la chaleur est obtenue non seulement directement de la combustion du carburant,mais aussi de la condensation de la vapeur d'eau entraînée dans les gaz d'échappement. En tenant compte de cette chaleur supplémentaire (dite chaleur latente), il est possible d'atteindre un rendement supérieur à 100%.
Aux États-Unis et aux Pays-Bas, où les chaudières conventionnelles ne sont plus réellement utilisées, les fabricants rapportent l'efficacité des chaudières à condensation par rapport à la chaleur de combustion - alors elle est inférieure à 100%. Cette méthode de calcul de l'efficacité permet d'éviter les malentendus, par conséquent, selon de nombreux installateurs, elle devrait être introduite dans l'usage courant.
Coopération avec l'installation au sol …
Dans ce système, la chaudière fonctionne en pleine condensation, en utilisant la plus grande partie de l'énergie contenue dans le combustible. Son efficacité est la plus élevée car la température de surface de l'échangeur est basse et ne dépasse pas le point de rosée (température à laquelle la vapeur d'eau se condense à partir des fumées), en fonction du combustible utilisé dans la chaudière:
- env.56 ° C s'il s'agit de gaz naturel,
- 52 ° C - gaz liquide,
- 47 ° C - fioul.
La température de surface de l'échangeur peut être basse car la température de l'eau dans le système de chauffage par le sol est basse. Pour une telle installation, les paramètres de 40/30 ° C sont supposés, ce qui signifie que la température de l'eau d'alimentation est de 40 ° C et la température de l'eau de retour - 30 ° C. La dalle de sol a une grande capacité en eau, grâce à laquelle le brûleur de la chaudière fonctionne pendant de longues périodes avec une puissance minimale, ce qui garantit une durée de fonctionnement prolongée dans ce que l'on appelle cycle humide, c'est-à-dire avec condensation.
… radiateur, neuf …
Un système de radiateur aujourd'hui n'est plus conçu pour 90/70 ° C, mais typiquement 80/60 ° C ou 75/60 ° C. Une telle installation est également adaptée à la coopération avec une chaudière à condensation et garantit son fonctionnement efficace. Cela est dû au fait que dans nos conditions climatiques, la température extérieure de -20 ° C, à laquelle la chaudière doit fonctionner à pleine puissance, est supposée dans les calculs de la puissance requise des appareils de chauffage, ne se produit que pendant quelques jours pendant toute la saison de chauffage. Pendant 90% de cette période, la température extérieure est proche de 0 ° C puis - conformément à la régulation météorologique - la température de l'eau dans l'installation de chauffage est inférieure à celle prévue: la température de départ est d'environ 55 ° C, et la température de retour - 45 ° C.Dans de telles conditions, une condensation partielle se produit dans la chaudière.
Avertissement! Il n'est pas recommandé d'utiliser des paramètres inférieurs à ceux spécifiés dans le système de radiateurs, car cela nécessiterait l'utilisation de radiateurs plus grands, et donc des coûts d'installation plus élevés. Il est vrai que la chaudière fonctionnerait alors en pleine condensation tout au long de la saison de chauffage, mais le gain d'une plus grande efficacité et d'une moindre consommation de combustible ne compenserait pas les dépenses supplémentaires.
… un radiateur traditionnel
L'installation d'une chaudière moderne dans une vieille maison nécessite généralement l'adoption de nouveaux paramètres de calcul inférieurs de l'eau dans le système, et donc - théoriquement - également l'augmentation de la surface des radiateurs. Si, par exemple, à partir des paramètres 90/70 ° C (de telles températures ont été adoptées pour les anciennes installations), les paramètres de 80/60 ° C sont modifiés, la surface des radiateurs doit être augmentée jusqu'à 20%. Cependant, il n'est généralement pas nécessaire car les radiateurs des anciennes installations étaient généralement surdimensionnés.
L'augmentation de la surface des radiateurs ne sera certainement pas nécessaire si, en plus du changement de chaudière, le bâtiment est thermomodernisé, c'est-à-dire que les murs et le toit sont isolés ou les fenêtres sont remplacées par des neuves. La réduction de la demande de chaleur du bâtiment entraînera une surdimensionnement de l'installation existante - même si elle est choisie conformément à la conception -, de sorte que la surface des radiateurs sera suffisante pour des paramètres d'eau inférieurs.
Une chaudière à condensation dans un tel système modernisé réduit considérablement les coûts de chauffage. Même s'il ne fonctionnera pas toujours en mode condensation, son rendement annuel moyen sera de plusieurs pour cent supérieur à celui d'une chaudière traditionnelle.
Avertissement! Si une chaudière à combustible solide fonctionnait dans l'installation existante, le raccordement de la chaudière à condensation nécessite la fermeture du système de chauffage, c'est-à-dire l'installation d'un vase d'expansion de type fermé. Il est également nécessaire de rincer l'installation et d'installer un filtre à eau de chauffage.
Variantes d'eau chaude
Chaudière combinée à condensation avec chauffe-eau instantané. En raison de l'efficacité du fonctionnement de la chaudière, la solution la moins recommandée. Chaque fois que le robinet d'eau chaude est ouvert, un tel appareil fonctionne à pleine puissance, avec des paramètres d'eau élevés. Cela réduit considérablement son efficacité et augmente la consommation de carburant. Par conséquent, parmi les chaudières à condensation, nous recommandons des chaudières monofonction avec chauffe-eau ou des chaudières monofonction avec réservoir de stratification intégré.
Mono-fonction avec un réservoir d'eau et une batterie. Lors de l'achat d'une telle chaudière, vous devez choisir très soigneusement la taille du conteneur. Il doit être suffisamment grand pour que l'attente de la préparation de l'eau chaude ne soit pas gênante - il est préférable de la chauffer seulement deux fois par jour, par exemple après le pic de consommation du matin et du soir. Évitez de surdimensionner le réservoir, car l'accumulation d'eau chaude favorise la croissance des bactéries Legionella dans l'installation. Bien sûr, vous pouvez vous en protéger en augmentant la température de l'eau dans la chaudière, mais une désinfection thermique fréquente de l'eau du réservoir «gâche» l'efficacité de la technique de condensation. Il est donc préférable d'en choisir un légèrement plus petit, équipé en plus d'un radiateur électrique,qui sera activé occasionnellement - en cas d'augmentation de la demande d'eau chaude.
Mono-fonction avec un cylindre de chargement de couche. C'est une très bonne solution. Un boîtier abrite une chaudière murale et un conteneur (placé sous la chaudière). La batterie est remplacée par un échangeur de chaleur à plaques externe et une pompe de charge supplémentaire. Le processus de chargement du réservoir de stockage se déroule en plusieurs étapes. Tout d'abord, la pompe aspire l'eau froide du fond du réservoir et la dirige vers un échangeur de chaleur à plaques, où elle est chauffée à une température finale - par exemple 60 ° C. L'eau est ensuite pompée vers le haut du réservoir. En conséquence, deux couches d'eau avec des températures différentes se forment dans le réservoir: en haut - chaude, chauffée à la température finale et en bas - froide. Cet état demeure jusqu'à ce que tout le réservoir soit rempli d'eau chaude.
Le chauffage complet de l'eau avec cette méthode prend 30 minutes, ce qui est beaucoup plus court que dans un réservoir standard. Cela est dû au rendement beaucoup plus élevé de l'échangeur à plaques par rapport à l'échangeur à serpentin. Grâce au rendement élevé de l'échangeur à plaques, il était également possible de réduire la taille du réservoir de stockage: au lieu du réservoir standard de 150 litres, un réservoir de stockage stratifié de 100 litres suffit - et c'est le plus courant.
Avertissement! Un cylindre stratifié avec un échangeur à plaques nécessite une eau de qualité appropriée, c'est pourquoi les fabricants de chaudières avec un tel réservoir spécifient le degré maximal de dureté de l'eau dans le système, par exemple 20 ° n (degrés allemands). Si l'eau est plus dure, ils recommandent d'utiliser des radiateurs à serpentins. Ils sont moins exposés à l'accumulation de tartre que les échangeurs de chaleur à plaques de petites sections transversales.
Sans cheminée …
Les chaudières à condensation ont une chambre de combustion fermée et un ventilateur qui aspire l'air, qui expulse également les gaz d'échappement. Selon la loi sur la construction, si leur puissance ne dépasse pas 21 kW, ils ne nécessitent pas de cheminée standard, puis les gaz de combustion peuvent être évacués directement à travers le mur extérieur d'une maison individuelle. Les fabricants recommandent le plus souvent l'utilisation de systèmes spéciaux coaxiaux (concentriques) air-gaz de combustion (le soi-disant tuyau dans un tuyau), dans lesquels le tuyau interne évacue les fumées vers l'extérieur, et le tuyau externe amène l'air de l'extérieur du bâtiment directement vers la chambre de combustion de la chaudière.
Sortie de câble. Si le tuyau d'évacuation d'air traverse la paroi du bâtiment, sa sortie doit être à au moins 2,5 m au-dessus du niveau du sol et à au moins 0,5 m du bord des fenêtres. Ces restrictions visent à éliminer le risque d'empoisonnement de vous-même ou de vos voisins par les gaz d'échappement.
Les gaz de combustion peuvent également passer au-dessus du toit comme une cheminée ordinaire.
Matériau du système de cheminée. Il doit être résistant à la corrosion. L'offre des fabricants comprend des câbles en acier résistant aux acides, en céramique et en plastique. La réglementation polonaise n'autorise cependant pas l'installation de ce dernier en raison du fait que le plastique est un matériau inflammable, qui, selon les ramoneurs, peut provoquer un incendie dans des conditions de fonctionnement d'urgence.
… et avec une cheminée
Une variante du système avec des tuyaux coaxiaux est un insert en acier résistant aux acides inséré dans le puits de cheminée en brique existant. Les gaz de combustion sont ensuite évacués par la cheminée en acier vers l'extérieur et l'air de combustion circule dans la direction opposée - à travers l'espace entre l'arbre et le tuyau de fumée en acier.
Et le condensat?
En Pologne, il n'existe pas encore de réglementation sur l'évacuation des condensats des chaudières à condensation. Par conséquent, le condensat est le plus souvent collecté dans un réservoir spécial intégré à la chaudière et à partir de là, il est évacué dans le système d'égouts. Cette procédure est justifiée par le fait que les eaux usées domestiques sont légèrement alcalines, ce qui neutralise le condensat acide. Pas trop - environ 20 litres par jour avec une chaudière de 20 kW.
Certains fabricants proposent également des neutralisants remplis de granulés contenant des composés de calcium ou de magnésium. Ils sont installés sur le tuyau d'évacuation des condensats de la chaudière.
Efficacité de la chaudière à condensation
L'efficacité normative, souvent également appelée normalisée, est donnée en pourcentage et peut être un paramètre important pour comparer l'efficacité de différentes chaudières en fonction de leur charge thermique.
Il est assimilé à l'efficacité annuelle moyenne de l'appareil, il est donc utilisé pour calculer la consommation de carburant prévue pour le chauffage central pendant la saison de chauffage.
Le rendement normatif des chaudières à condensation est donné en fonction des paramètres spécifiques de l'eau dans l'installation, par exemple:
- 75/60 ° C - radiateurs,
- 40/30 ° C - chauffage au sol ou mural.
Nous devons nous rappeler que l'efficacité normative donnée par les producteurs est déterminée dans des conditions de laboratoire sur un banc d'essai, elle doit donc être traitée comme l'efficacité maximale.
Chaudières à condensation au fioul
Les premiers modèles de chaudières à mazout à condensation ont été développés en Allemagne et ces chaudières n'ont été commercialisées que récemment. Le problème de leur conception résulte du fait que les gaz d'échappement d'huile ont une température de point de rosée inférieure à celle des gaz (seulement 47 ° C), ce qui a nécessité une température de retour d'eau relativement basse dans l'installation. De plus, en raison de la présence de soufre dans le fioul, les gaz de combustion et les condensats de ces chaudières sont également sulfatés, il était donc nécessaire de trouver un moyen de très bien protéger les éléments de la chaudière contre la corrosion. Les concepteurs devaient également veiller à ce que l'huile soit bien mélangée à l'air, ce qui était beaucoup plus difficile que de la combiner avec du gaz.
L'efficacité des chaudières à condensation alimentées au mazout n'est qu'environ 10% plus élevée que celle des chaudières à mazout modernes sans condensation (environ 15% au gaz). Le bénéfice tiré du fonctionnement de la chaudière fioul à condensation sera donc plus faible, bien que compte tenu des prix élevés du fioul, il reste une économie importante. Une certaine quantité de poussière dans les gaz de combustion de ces chaudières pose certains problèmes, car cela signifie la nécessité de nettoyer périodiquement l'échangeur.
Avantages des chaudières à condensation
- Elles ont le rendement le plus élevé, elles consomment donc moins de carburant que les autres types de chaudières.
- Ils offrent un niveau de sécurité très élevé, car la combustion a lieu dans une chambre fermée.
- Ils peuvent être installés dans une pièce d'une capacité de seulement 6,5 m3, car ils prélèvent l'air pour la combustion non pas de l'intérieur de la maison, mais de l'extérieur.
- Ils sont respectueux de l'environnement en raison de la faible émission de polluants dans les gaz d'échappement.
… Et leurs inconvénients
- Elles sont plus chères que les chaudières traditionnelles de même puissance.
