Chaudière à condensation

Chaudière à condensation

La chaudière à condensation^[1] est une chaudière ayant la particularité de tirer profit de la chaleur latente de la vapeur d'eau contenue dans les gaz d'échappement, en condensant ces vapeurs avant de rejeter l'eau sous forme liquide. Ainsi le rendement (rapport de l'énergie fournie au circuit d'eau chaude par la chaudière sur la chaleur émise lors de la combustion) de cette chaudière atteint jusqu'à 109 % PCI.

Principe

Dans une chaudière classique, même à haut rendement (basse ou très basse température) les pertes thermiques de la chaudière se font principalement par les fumées : en premier lieu, par la température des fumées, qui est plus importante que celle de l'air de combustion, et d'autre part par la vapeur d'eau contenue dans ces fumées. L'eau contenue dans les fumées est issue de la réaction chimique de combustion qui, si la chaudière est bien réglée, produit de l'eau sous forme gazeuse et du CO₂.

Lors du passage de l'état gazeux à l'état liquide, l'eau restitue de l'énergie, appelée chaleur latente de liquéfaction, qui est perdue si les vapeurs d'eau s'échappent dans l'atmosphère. Le rôle de la chaudière à condensation est donc de récupérer une partie de cette énergie, en condensant la vapeur d'eau des fumées d'échappement, et de la transmettre à l'eau du circuit de chauffage.

On utilise un échangeur condenseur dans lequel circule l'eau de retour chauffage de basse température (par rapport à la température de départ). En condensant, la vapeur se transforme en eau et libère des calories qui sont récupérées par l'échangeur de la chaudière et qui sont transmises à l'eau de chauffage, avant qu'elle ne passe dans le corps de la chaudière, où elle sera élevée à plus haute température pour alimenter le circuit chauffage.

Dans certaines conditions (type de chaudière, état général), il est possible d’adjoindre un récupérateur-condenseur à la chaudière existante, de façon à la « transformer » en chaudière à condensation. Une étude de faisabilité doit alors être demandée à un spécialiste.

La chaudière à condensation est particulièrement adaptée au chauffage « basse température » ou « chaleur douce » (plancher chauffant ou radiateurs chaleur douce).

En France, l'installation d'une chaudière à condensation donne droit à un crédit d'impôt de 13 % (depuis le 1^er janvier 2011) sur le prix de la chaudière à condition qu'elle soit installée par une entreprise^{[réf. nécessaire]}.

En Belgique, l'installation d'une chaudière à condensation donne droit à une prime de base de 400 euros plus encore 50 euros pas accessoire de régulation(sonde extérieure, thermostat, ...) auprès du distributeur de gaz, si elle est au gaz naturel et de déclarer une somme déductible équivalente à 40% du prix de la chaudière TTC. Elle doit être placée par un professionnel et recevoir en plus un agrément technique d'un organisme agréé(situation 2011, en 2009 , c'était 600 euros de prime et 100 euros par accessoire de régulation).^[2]

Rendement

Le rendement PCI de la chaudière est le rapport de l'énergie fournie par la chaudière et de l'énergie dégagée par la combustion. Il néglige la chaleur latente de liquéfaction, que le rendement PCS intègre.

Le rendement PCI d'une chaudière à condensation est d'environ 102 à 109 %^[3] . Il est supérieur à 100% car les apports de chaleur latente de condensation augmentent la quantité d'énergie restituée. Jusqu'aux années 90 on ne se préoccupait guère de la chaleur récupérable dans la vapeur d'eau des gaz de combustion, c'est pourquoi on utilisait le pouvoir calorifique inférieur, qui la néglige. Ce type de rendement est aujourd'hui encore le plus communément exprimé. Le rendement PCS (pouvoir calorifique supérieur), lui, tient compte de la chaleur disponible dans la vapeur d'eau des gaz de combustion donc restera inférieur à 100 %.

Les chaudières à condensation injectent dans le circuit de chauffe une part de l'énergie des gaz de combustion. Les autres types de chaudières évacuent vers la cheminée, en pure perte, des gaz de combustion dont la température atteint parfois 300 °C, alors qu'en les refroidissant grâce à un condenseur une part de l'énergie qu'ils transportent est mise à profit. La température des gaz évacués est en ce cas comprise entre 45 et 70 °C, le rendement de la chaudière augmente et les pertes à la cheminée diminuent.

En théorie cela réduit la consommation d'une chaudière à condensation alimentée en fioul de 6 %, et de 11% lorsque le combustible est du gaz (rapport PCS/PCI). En réalité ces réductions sont, respectivement, d'environ 4 % et 8 % car le rendement d'une chaudière à condensation est plus élevé lorsque la température du caloporteur est basse, c'est-à-dire entre 40 et 50 °C, donc que la température des gaz est proche du point de rosée, car l'efficacité du condenseur est alors maximale.

Conditions de placement d'une chaudière à condensation

• Disposer d'une évacuation pour des condensats acides (HCO₃)voire très acides dans les cas du mazout (avec acide sulfurique en prime)^[4]
• Avoir une température de retour la plus froide possible pour optimiser la condensation ^[5]
• Radiateurs surdimensionnés voire chauffage au sol car il faut une température d'eau de retour la plus basse possible (30°C si possible) donc une température d'eau chaude aussi basse que possible^{[6] [7]}
• Tubage de cheminée en plastique ou en inox car les condensats coulent encore lors de l'évacuation des gaz tant leur température est basse ^[8]
• Eviter l'eau chaude instantanée car ne permettant pas l'utilisation de la condensation et oblige à prendre une chaudière surdimensionnée d'où le biais actual de la micro-accumulation^{[9] [10]}

Mode d'utilisation d'une chaudière à condensation

La première surprise après le placement d'une chaudière à condensation, c'est que la philosophie d'utilisation est différente de toutes les autres chaudières à cause de son mode de récupération de chaleur mais il ne faut pas oublier un point, la partie condensation est la pointe d'une série d'avancées technologiques qui doivent être remplies avant que la fonction de condensation ou plus exactement de liquéfaction n'aie lieu, les éléments à bien régler et positionner sont les suivants:

• Sonde extérieure mise en un lieu ni au soleil, ni au grand vent et pas dans un courant d'air froid et humide ^[11]
• Sonde intérieure, qui est contenue dans le thermostat et qui servira de point de référence, dans une pièce à la température stable ou qui est représentative de la maison donc pas au soleil ni dans un courant d'air
• Les corps de chauffe, éviter d'utiliser les vannes thermostatiques car on a ici un besoin de dissiper la chaleur de manière régulière sauf si vous désirer avoir des températures très différentes d'une pièce à l'autre^[12]
• Votre chaudière contient une électronique embarquée qui va en permanence calculer les besoins en chaleur tout en prévoyant en fonction de la sonde extérieure les besoins à venir
• Limiter la température d'eau de chauffe nécessaire, c'est un peu un chauffage au "bain marie"

Au total, la philosophie de la chaudière à condensation est d'avoir le retour le plus froid possible, votre circuit de chauffe doit donc être adapté ou compatible avec cette idée car le retour doit être inférieur à 55°C et si possible de l'ordre de 30°C. Votre chaudière à condensation est donc optimisée quand elle entretient la température du bâtiment grâce à une eau tiède à 35-40°C et beaucoup moins quand elle doit faire remonter la température du bâtiment. Le rendement d'une chaudière est également d'autant moins élevé que sa température d'eau de chauffe est haute, la chaudière à condensation est donc idéalement utilisée comme une chaudière à basse température même si elle peut être utilisée comme une chaudière classique^[13]. La chaudière à condensation est donc idéalement un système en continu qui va auto-équilibrer la température de la manière la plus douce possible, des personnes qui ne sont chez elle que le soir et le matin pourraient donc être déçus par le système car la majorité de la demande en carburant étant destinée à remonter la température, la consommation sera diminuée grâce à toute les technologies préalables mais peu grâce à la condensation. Idem pour la production d'eau chaude, la production d'eau chaude instantanée ne donne pas le temps à la condensation de se faire tandis que la production avec ballon d'eau chaude le permet, elle, la micro-accumulation est un compromis mais qui permet surtout de moins surdimensionnée une chaudière à condensation que si l'on exige la production d'eau chaude instantanée. De même, des personnes qui viennent de chaudière à basse température ou des HR+ n'observeront qu'au mieux, 10 à 15% de gain et encore, selon le mode de vie du lieu chauffé. Gains observés ^{[14] [15]}:

• jusque 30% en venant d'une chaudière classique avec utilisation on/off ou thermostat très contrasté et pas de présence continue
• jusque 50% venant d'une chaudière classique avec thermostat précis, présence continue et température de 15-16°C exigée la nuit et 22-24°C le jour
• Communément 10% en venant d'une chaudière HR+
• communément 10% en venant d'une chaudière basse température moderne

Enfin, dernier détail, l'allumage est systématiquement électronique, donc plus de veilleuse qui peuvent consommer plus de 100 m³ par sur les anciennes chaudières.

La chaudière à granulés à condensation

Cette chaudière s'inspire de la technologie des chaudières à condensation fioul et gaz. Ce type de chaudière à granulés n'est fabriqué et distribué, depuis 2004, que par un seul constructeur.

Avantages

Comme les autres chaudières à condensation, l'amélioration du rendement de la chaudière a pour conséquence une réduction de la consommation de combustible. Cette consommation moindre de combustible entraîne mécaniquement une réduction des émissions polluantes par rapport aux chaudières à granulés traditionnelles. L'échangeur condenseur fait également office de « filtre à particules » original : l'eau vapeur liquéfiée forme des gouttelettes autour des particules présentes dans les fumées de combustion^[16] ; les particules ainsi piégées sont alors évacuées vers les eaux usées, d'où une réduction supplémentaire des rejets de particules dans l'atmosphère^[17].

Notes

1. ↑ La « condensation », avec le sens, consacré par l'usage, de passage de l'eau de l'état gazeux (vapeur) à l'état liquide, est impropre en Thermodynamique (la condensation y désigne le passage d'un corps pur de l'état gazeux directement à l'état solide), le terme adéquat étant « liquéfaction ».
2. ↑ Prime énergie de la région Wallone
3. ↑ Analyse de combustion
4. ↑ Les chaudières à condensation
5. ↑ La chaudière à condensation
6. ↑ CHAUDIÈRE A CONDENSATION
7. ↑ Dossier:Chaudière à condensation
8. ↑ [1]
9. ↑ Production d’eau chaude instantanée ou micro-accumulation, que choisir ?
10. ↑ Futura Sciences
11. ↑ Lié à la régulation
12. ↑ La chaudière à condensation
13. ↑ Technique de chauffage
14. ↑ Calcul du gain financier et du bilan carbone par Hugues CREPIN
15. ↑ Les chaudières à condensation
16. ↑ Les particules jouent le rôle de « noyaux de condensation ».
17. ↑ Caractéristiques de la chaudière à granulés à condensation (sur le site du constructeur). Une vidéo, téléchargeable sur la page, décrit le fonctionnement de ce type de chaudière.