production de chaleur: chaudières de chauffage

production de chaleur: chaudières de chauffage
Fonds de Formation professionnelle de la Construction
MANUEL MODULAIRE CHAUFFAGE CENTRAL
MODULE 3.1
PRODUCTION DE CHALEUR:
CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
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Numéro de dépot: D/2009/1698/14
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
AVANTPROPOS
Mise en perspective
Les manuels relatifs au chauffage central sont légion, mais ils sont la plupart du temps désuets ou trop
théoriques. La demande pour un guide pratique est dès lors grande.
Le ‘Manuel du Chauffage central’ a été rédigé pour le compte du FFC (Fonds de Formation professionnelle
de la Construction), sous l’impulsion de Roland Debruyne, président honoraire de l’UBIC (Union Belge des
Installateurs en Chauffage) et avec l’appui de la BOUWUNIE (la fédération flamande des PME de la construction).
Cet ouvrage a plusieurs chapitres communs avec l’ouvrage ‘L’installateur sanitaire’ (édition du FFC). Ils ont été
harmonisés en concertation avec la rédaction.
Des experts de la formation, la “Vlaams Agentschap voor Ondernemersvorming”, Syntra et plusieurs entreprises
ont uni leurs forces et constitué l’équipe de rédaction.
Cet ouvrage de référence repose sur la structure de formation modulaire que le Service Formation
professionnelle du Ministère flamand de l’Enseignement et de la Formation a élaboré. Cette structure a ellemême été extraite du profil professionnel. Dès lors, certains volumes s’adresseront davantage à l’exécutant
(monteur), tandis que d’autres intéresseront davantage le collaborateur d’entretien (technicien) ou le
responsable (installateur).
La structure actuelle, composée de modules et de volumes, figure dans le classeur collectif ; nous l’adapterons,
si la formation l’exige, en cas d’ajout de nouvelles techniques.
Ce livre alterne le texte et les illustrations, afin que son contenu vous soit également présenté de manière
visuelle.
Chaque sujet débute par une description pratique, qui se rapporte à la réalité et aux principes de
l’apprentissage des compétences. Vous n’y trouverez en revanche aucun exercice pratique, car il ne s’agit pas
d’un manuel scolaire.
Indépendant du type de formation
Nous ambitionnons d’organiser une formation permanente ; c’est la raison pour laquelle il s’agit d’un ouvrage
de référence pour plusieurs groupes cibles.
Que vous soyez un élève, un participant à un cours de formation des classes moyennes, un demandeur
d’emploi en formation, un chauffagiste désireux de « rester dans le coup » ou un installateur désireux de
rafraîchir ces techniques, vous y trouverez chaussure à votre pied.
Une approche intégrée
L’installation durable est un des fils rouges de ce manuel. La sécurité, la santé, l’environnement, … sont parfois
même abordés comme un thème distinct. Nous prévoyons en outre dans chaque volume un encadré séparé
consacré aux sciences appliquées. Vous y trouverez également des extraits de normes et de publications de la
CSTC.
Rik Hinnens
Président du FFC
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Rédaction
Coordination:
Patrick Uten
Textes:
Marc Decat
Gustaaf Flamant
Marc Legrand
Dessins:
Thomas De Jongh
UALIT
DQ
Y
IE
ISO
9001
M
STE
SY
CERT
IF
Groupe de travail : Paul Adriaenssens
Inge De Saedeleir
Marc Decat
Frans Despierre
Gustaaf Flamant
René Onkelinx
Jacques Rouseu
BCCA
© Fonds de Formation professionnelle
de la Construction, Bruxelles, 2010.
Tous droits de reproduction, de
traduction et d’adaptation, sous quelque
forme que ce soit, réservés pour tous les
pays.
D/2009/1698/14
Contact
Pour adresser vos observations,
questions et suggestions, contactez:
fvb•ffc Constructiv
Rue Royale 132/5
1000 Bruxelles
Tél.: 0032 2 210 03 33
Fax: 0032 2 210 03 99
Site web: ffc.constructiv.be
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
SOMMAIRE
1 AVANT-PROPOS ........................................................5
5.2.13 Gicleur ..................................................................20
2 APERÇU GÉNÉRAL .................................................8
5.2.15 Câbles d’allumage ..........................................20
5.2.14 Transformateur d’allumage .........................20
3 LA CHAUDIÈRE ........................................................11
5.2.16 Electrodes d’allumage...................................21
3.1 Chambre de combustion .....................................11
3.2 Tubes de fumées ........................................................12
3.3 Boîte à fumées et raccordement
à la cheminée.......................................................................12
3.3.1 Isolation et jaquette (habillage)...................12
3.3.2 Raccordements du côté eau.........................12
5.2.17 Régulateur d’air ................................................21
4 COMBINAISONS DE CARBURANTS
SOLIDES TRÈS COURANTES ..................15
4.1 Généralités .....................................................................15
4.1.1 Combustion haute ............................................15
4.1.2 Combustion basse ............................................15
4.2 Chaudière à bois et dérivés du bois ...............16
4.3 Charbon ...........................................................................16
5 COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES LIQUIDES ......................17
5.1 Chaudière à fioul avec
brûleur à gazéification ....................................................17
5.1.1 Généralités ............................................................17
5.1.2 Fonctionnement ................................................17
5.1.3 Régulateur de niveau de fioul ......................18
5.2 Brûleur fioul à pulvérisation haute pression ..19
5.2.1 Carter du brûleur ...............................................19
5.2.2 Moteur du brûleur .............................................19
5.2.3 Boîtier du ventilateur........................................19
5.2.4 Ventilateur .............................................................19
5.2.5 Vanne magnétique............................................19
5.2.6 Pompe à combustible .....................................19
5.2.7 Raccordement combustible (flexible) ......19
5.2.8 Raccord entre moteur et pompe ................20
5.2.9 Ligne de pulvérisation et porte-gicleur ...20
5.2.10 Réchauffeur........................................................20
5.2.11 Tube de brûleur................................................20
5.2.12 Accrocheur de flamme .................................20
5.2.18 Coffret de commande et de sécurité .....21
5.2.19 Détecteur de flamme ....................................21
5.2.20 Capot du brûleur .............................................21
5.2.21 Bride de fixation ...............................................21
5.2.22 Fiche de raccordement électrique ..........21
5.3 Le brûleur fioul à pulvérisation haute pression
à deux allures .......................................................................22
6 COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES GAZEUX .........................23
6.1 Chaudière au sol à brûleur atmosphérique
(ouverte ou fermée) .........................................................23
6.1.1 Agencement ........................................................23
6.1.2 Bloc combiné gaz ..............................................23
6.1.3 Brûleur ....................................................................24
6.1.4 Echangeur de chaleur......................................27
6.1.5 Chambre de combustion ...............................27
6.1.6 Collecteur de gaz de combustion ..............27
6.1.7 Coupe-tirage antirefouleur............................27
6.1.8 Contrôle de l’évacuation des produits de la
combustion (TTB) de type BS .................................28
6.1.9 Protection de type CS ......................................28
6.1.10 Tableau de commande .................................28
6.2 Chaudière murale à brûleur atmosphérique
(ouverte ou fermée) .........................................................29
6.2.1 Agencement ........................................................29
6.2.2 Echangeur de chaleur......................................29
6.2.3 Chambre de combustion ...............................29
6.2.4 Tableau de commande ...................................29
6.3 Brûleur à air pulsé ......................................................30
6.3.1 Rampe gaz ............................................................30
6.3.2 Ligne de combustion et porte-gicleur .....31
6.3.3 Gicleur ....................................................................31
6.3.4 Pressostat air ........................................................31
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
SOMMAIRE
6.3.5 Accrocheur de flamme....................................31
9.5.1 Généralités ............................................................43
6.3.6 Coffret de commande et de sécurité ........31
9.5.2 Composition ........................................................43
6.3.7 Contrôle de flamme .........................................31
9.5.3 Avantages et inconvénients .........................43
6.4 Le brûleur à air pulsé pour gaz et fioul (mixte) ..31
9.6 Système multicouches ...........................................43
9.6.1 Généralités ............................................................43
9.6.2 Composition ........................................................43
9.6.3 Avantages et inconvénients .........................43
7 LA CHAUDIÈRE À CONDENSATION
(GAZ OU FIOUL) ....................................................33
7.1 La chaudière ‘traditionnelle’.................................33
7.2 Principe de la chaudière à condensation ...33
7.3 Type de chaudières à condensation ..............34
7.3.1 Chaudière à un seul échangeur de chaleur .34
7.3.2 Chaudière à condenseur externe ...............35
7.3.3 Chaudière à condenseur intégré ................35
8 BRÛLEURS GAZ À PRÉMÉLANGE
(BRÛLEURS PRÉMIX) .......................................37
8.1 Généralités .....................................................................37
8.2 Principe ............................................................................37
8.3 Brûleurs ............................................................................38
9 CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE :
CLASSIFICATION SELON LE MATÉRIAU 39
9.1 Acier ...................................................................................39
9.1.1 Généralités ............................................................39
9.1.2 Composition ........................................................39
9.1.3 Avantages et inconvénients .........................39
9.2 Fonte..................................................................................40
9.2.1 Généralités ............................................................40
9.2.2 Composition ........................................................41
9.2.3 Avantages et inconvénients .........................41
9.3 Cuivre ................................................................................42
9.3.1 Généralités ............................................................42
9.3.2 Composition ........................................................42
9.3.3 Avantages et inconvénients .........................42
9.4 Alliage d’aluminium .................................................42
9.4.1 Généralités ............................................................42
9.4.2 Composition ........................................................42
9.4.3 Avantages et inconvénients .........................42
9.5 Acier inoxydable (inox)...........................................43
10 CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE :
CLASSIFICATION SELON
LA PRESSION DANS LE FOYER .......45
10.1 Chaudière de chauffage à foyer en
dépression .............................................................................45
10.2 Chaudière de chauffage à foyer en
surpression ............................................................................45
11 CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE :
CLASSIFICATION SELON QUE
LE FOYER EST HUMIDE OU SEC ....47
11.1 Foyer humide ............................................................47
11.2 Foyer sec .......................................................................47
12 CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE :
CLASSIFICATION SELON LES LABELS.49
12.1 Label Optimaz pour la combinaison
chaudière-brûleur .............................................................49
12.1.1 Mise en perspective .......................................49
12.1.2 Garanties techniques.....................................49
12.2 Label HR+ et HR TOP.............................................50
12.2.1 Mise en perspective .......................................50
12.2.2 Garanties techniques.....................................50
13 PRODUCTION D’EAU CHAUDE
PAR UNE CHAUDIÈRE DE
CHAUFFAGE CENTRAL ..............................51
13.1 Boiler (ballon) à chauffage indirect..............51
13.2 Avec accumulation ................................................51
13.3 Sans accumulation.................................................52
13.4 Régulation de la température de l’eau
chaude sanitaire (ECS) ....................................................52
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
SOMMAIRE
13.5 Légionellose ...............................................................53
13.5.1 Généralités .........................................................53
13.5.2 Facteurs de prolifération ..............................53
13.5.3 Mesures de précaution .................................53
14 CONDUIT DE RACCORDEMENT ET
CONDUIT D’ÉVACUATION DES
PRODUITS DE COMBUSTION ...........55
14.1 Généralités ..................................................................55
14.2 Conduit de raccordement.................................55
14.3 Conduit d’évacuation ...........................................55
14.4 Exigences relatives aux conduits de
raccordement et d’évacuation ..................................56
15 AÉRATION ET VENTILATION DU
LOCAL DE MONTAGE, DU LOCAL
TECHNIQUE ET DE LA CHAUFFERIE 57
16 RACCORDEMENT
COMBUSTIBLE - FIOUL .............................59
16.1 Système monotubulaire .....................................59
16.2 Système à deux tuyaux .......................................59
16.3 Accessoires..................................................................60
16.3.1 Vanne anti-siphon ...........................................60
16.3.2 Soupape d’aspiration.....................................60
16.3.3 Filtre à mazout ..................................................60
18 RACCORDEMENTS HYDRAULIQUES..67
19 AUTRES SOURCES D’ÉNERGIE ........73
19.1 Cogénération ............................................................73
19.2 Pompe à chaleur .....................................................74
19.3 Piles à combustible ................................................75
19.4 Energie solaire ...........................................................76
19.5 Energie renouvelable ...........................................76
19.5.1 Généralités .........................................................76
19.5.2 Qu’est-ce qu’une énergie renouvelable? 76
20 SCIENCES APPLIQUÉES ............................77
20.1 Frittage ..........................................................................77
20.2 Fonte ...............................................................................77
20.3 NOX ...................................................................................77
20.4 CO .....................................................................................77
20.5 CO2 ...................................................................................77
20.6 Thermosiphon ..........................................................77
20.7 Bain-marie ...................................................................77
20.8 Géothermie ................................................................77
20.9 Point de rosée ...........................................................77
16.3.4 Filtre à mazout avec désaérateur (nom
commercial : Tigerloop) .............................................61
16.3.5 Pompe d’alimentation ..................................61
16.3.6 Cuve journalière...............................................61
17 RACCORDEMENT
COMBUSTIBLE - GAZ ...................................63
17.1 Gaz naturel ..................................................................63
17.1.1 Stockage .............................................................63
17.1.2 Distribution ........................................................63
17.2 Gaz de pétrole liquéfiés (GPL) .........................65
17.2.1 Stockage .............................................................65
17.2.2 Distribution ........................................................65
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
2. APERÇU GÉNÉRAL
2. APERÇU GÉNÉRAL
Dans une chaudière, la chaleur est produite par la combustion d’un combustible. Un échangeur de chaleur
transfère cette chaleur vers l’eau de chauffage (ou à un autre fluide caloporteur, dont nous ne parlerons pas ici).
COMBUS- Nom de la
chaudière
TIBLE
SOLIDE
FIOUL
Structure
Chaudière à
charbon
Chaudière à
bois, y compris
pellets
Chaudière
pour tous les
combustibles
Matériau de
l’échangeur de chaleur
Fonte/acier/inox
Chaudière et éventuel brûleur
séparé
Acier/fonte/inox
Fonte/acier/inox
Chaudière
avec brûleur à
pulvérisation
haute pression
Chaudière et brûleur séparément ou en un seul élément
Chaudière à
condensation
Conçue avec un échangeur de
chaleur plus grand afin que
les produits de combustion
Acier/fonte émaillée/inox
libèrent de la chaleur (latente et
sensible) sous le point de rosée.
Brûleur à
gazéification
Ökofen
Fonte/acier/inox/
multicouches
Acier
Oertli
Chaudière et brûleur forment
un tout. Vous pouvez claireChaudière
ment différencier la rampe gaz,
atmosphérique
le brûleur, le foyer, l’échangeur
au sol
de chaleur, la commande, voire
le coupe-tirage.
Fonte/acier/inox/
aluminium/cuivre/
multicouches
Junkers-Bosch
GAZ
GTI Mortsel
Même éléments que dans la
Chaudière
chaudière au sol, mais concepti- Acier/inox/aluminium/
atmosphérique
on plus compacte pour pouvoir cuivre
murale
être fixée au mur.
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2. APERÇU GÉNÉRAL
COMBUS- Nom de la
chaudière
TIBLE
GAZ
Chaudière
étanche au sol
Structure
Mêmes éléments que dans la
chaudière atmosphérique au
sol, mais avec une chambre de
combustion étanche. Est également sans connexion avec le
local et sans coupe-tirage.
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
Matériau de
l’échangeur de chaleur
Fonte/acier/inox/
aluminium/cuivre/
multicouches
Oertli
Acier inoxydable/
aluminium/cuivre/
acier émaillé/fonte
émaillée
Chaudière à
brûleur pulsé
(chaudière au
sol)
Chaudière et brûleur séparément ou en un seul élément
Fonte/acier/inox/
(alliage d’) aluminium/
multicouches
Chaudière à
brûleur pulsé
(mixte)
Chaudière et brûleur sont agen- Fonte/acier/inox/
cés séparément.
multicouches
Viessman
Chaudière à
condensation
Conçue avec un échangeur de
chaleur plus grand. Ce faisant,
les produits de combustion
libèrent de la chaleur (latente et
sensible) sous le point de rosée.
Riello
Chaudière murale étanche
Mêmes éléments que dans
la chaudière atmosphérique
murale, mais avec une chambre Acier/inox/aluminium/
de combustion étanche. Est
cuivre
également sans connexion avec
le local et sans coupe-tirage.
Viessman
GAZ/
FIOUL
Weishaupt
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3. LA CHAUDIÈRE
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
3. LA CHAUDIÈRE
La principale fonction d’une chaudière ? Transférer l’énergie dégagée par la combustion à l’eau, l’huile ou
l’air de chauffage. Certaines chaudières admettent aussi bien un brûleur à fioul qu’un brûleur à gaz.
Nous examinerons ci-après les éléments d’une chaudière.
3.1
Chambre de combustion
La chambre de combustion soutient le processus de
combustion, afin qu’il soit plus propre et rejette dès lors
moins de substances nocives. Une bonne partie de la chaleur
qui se forme est absorbée par conduction, rayonnement et
convection dans la chambre de combustion.
Les dimensions et la forme dépendent de son matériau
et du combustible. Diamètre, longueur et géométrie: tous
ces paramètres jouent un rôle dans l’obtention d’une
combustion idéale. Pour le fioul et le gaz par exemple, une
chambre de combustion circulaire est idéale.
Si la chambre de combustion est trop petite, il y a un risque de
contact entre la flamme et une paroi froide. Conséquence :
ce contact provoque une surfusion et une combustion
incomplète. La chambre de combustion pourrait également en
être endommagée.
Si la chambre de combustion est trop grande, l’excès
d’air autour de la flamme peut également provoquer une
surfusion.
Il est possible d’insérer dans certaines chaudières un cylindre
supplémentaire (en inox) pour améliorer la combustion.
Auparavant, la chambre de combustion était tapissée de
brique réfractaire (chamotte). Depuis les années 70/80, cela
n’est (pratiquement) plus le cas.
Vous pouvez agrandir la surface de chauffe au moyen de
protubérances ou de nervures sur les éléments.
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
3.2
3. LA CHAUDIÈRE
Tubes de fumées
Les tubes de fumées se situent dans le prolongement de la chambre de combustion. La plupart des chaudières
appliquent le principe du triple parcours. La chaudière produit plus de chaleur grâce à des éléments destinés à
ralentir l’écoulement des gaz de combustion (turbulateurs pour écoulement turbulent). En effet, si les produits
de combustion quittent trop vite la chaudière, le rendement diminuera. S’ils y séjournent trop longtemps, la
concentration en NOX augmentera.
Les tubes de fumées et la chambre de combustion sont construits à l’horizontale ou à la verticale, afin de
pouvoir les nettoyer plus facilement lorsque la porte de la chaudière est ouverte. Les éléments destinés à
ralentir l’écoulement des gaz de combustion peuvent parfois se trouver à l’arrière.
Viessman
3.3
Boîte à fumées et raccordement à la cheminée
Ils varient en fonction de la construction de la chaudière et de la plage de puissance. Pour l’étanchéité, vous
avez besoin de cordon ou de pâte spéciaux résistants à la chaleur.
Le raccordement entre la chaudière et la cheminée se fait par emboîtement femelle de la boîte à fumées. Pour
le gaz, il s’agit d’un emboîtement mâle.
3.3.1
Isolation et jaquette (habillage)
Le corps de la chaudière est isolé au moyen d’un matériau résistant à la chaleur.
Une jaquette en acier laqué et/ou en matière synthétique est utilisée pour la finition.
3.3.2
Raccordements du côté eau
La chambre d’eau communique avec la chaudière par l’avant ou par l’arrière à l’aide d’un raccord fileté ou de
brides s’il s’agit d’une chaudière de puissance supérieur (présence de colliers à l’extrémité des tuyaux pour
pouvoir les relier au moyen de vis).
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3. LA CHAUDIÈRE
3.3
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
Boîte à fumées et raccordement à la cheminée
Porte de la chaudière et du brûleur
La porte de la chaudière donne accès au foyer et la porte du
brûleur sert de fixation au brûleur. Elles peuvent également
être combinées.
Tableau de commande électrique
Junkers
Le tableau de commande contient le dispositif de régulation
et de protection:
• interrupteur de marche/arrêt
• interrupteur été / hiver
• commutateur à trois positions (manuel/ automatique/test)
• fusible général
• thermostat de la chaudière
• thermostat de sécurité
• thermomètre
• thermomètre à gaz de combustion
• compteur horaire
• régulation pour la production d’eau chaude sanitaire ou
commande de circuits
• régulation atmosphérique
• régulation en cascade
Unité
L’unité est l’ensemble comprenant la chaudière, le brûleur,
voire les appareils de régulation et les accessoires. Nous
obtenons dès lors une unité de chauffe complète. La
chaudière et le brûleur sont parfaitement appareillés, ce qui
est idéal pour les applications domestiques.
Vaillant
Une unité de base (chaudière, tableau de commande et
brûleur) peut être complétée par les éléments suivants :
• circulateur(s)
• clapet à effet gravitationnel
• soupape de dépression
• robinets d’arrêt
• robinet de purge
• soupape de sécurité
• manomètre
• dégazeur
• séparateur d’air
• vase d’expansion
• robinet à trois voies
• production d’eau chaude
• collecteurs
• …
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4. COMBINAISONS DE CARBURANTS
SOLIDES TRÈS COURANTES
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VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
4. COMBINAISONS DE CARBURANTS
SOLIDES TRÈS COURANTES
4.1
Généralités
Nous répartissons encore les chaudières à combustibles
solides en fonction du combustible et du système de
combustion.
Une distinction est opérée entre combustion haute
(complète) et combustion basse.
Les chaudières sont équipées d’une grille fixe ou d’une
grille mobile. La fumée peut être évacuée manuellement ou
automatiquement.
4.1.1
Combustion haute
Dans les chaudières à combustion haute, la chambre de
combustion est en même temps la chambre de remplissage.
Ce principe se rencontre essentiellement dans les chaudières
plus simples et moins onéreuses (dans les chaudières
plus spécialisées, on distingue la combustion primaire et
la postcombustion). Les gaz brûlés quittent la chambre de
combustion par le haut.
4.1.2
Combustion basse
Dans les chaudières à combustion basse, l’air primaire est
acheminé dans la chambre de remplissage. Le combustible
est introduit par le haut et descend pendant la combustion.
La postcombustion s’effectue dans la partie basse de la
chambre de combustion, séparée par une grille. Ce faisant,
l’air secondaire arrive par le biais de la grille inférieure.
Un ventilateur achemine l’air, améliore la combustion et
réduit les émissions. Les gaz brûlés quittent la chambre de
combustion par le bas.
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
4.2
4. COMBINAISONS DE CARBURANTS
SOLIDES TRÈS COURANTES
Chaudière à bois et dérivés du bois
De tout temps, le bois a été un combustible très utilisé. Cette
utilisation du bois a cependant diminué dans notre pays
pour des raisons écologiques et la protection des forêts.
Nous l’utilisons désormais pour créer une ambiance, dans un
feu ouvert par exemple.
Les résidus du traitement du bois sont également utilisés
comme combustible. Les prix élevés de l’énergie en font
une piste intéressante. L’exemple en ce sens vient des pays
scandinaves, de l’Allemagne et de l’Autriche.
Propriétés des pellets :
Valeur calorifique
inférieure
5 kWh/kg
Masse spécifique
650 kg/m³
Densité relative (d)
1,12
Teneur en humidité
max. 10 %
Cendres
max. 0,5 %
Longueur des pellets
10 - 30 mm
Diamètre des pellets
5 - 6 mm
Teneur en poussière
max. 10 %
Composition
100% bois avec
max. 15% d’écorce
Dans ce domaine, les pellets sont la nouvelle tendance. Il
s’agit de petits granulés de déchets de bois, aux dimensions
standardisées, comprimés sans ajout de liants chimiques.
Leur avantage ? Une combustion optimale (5 kWh/kg) et des
émissions nocives très réduites. Etant donné que leur teneur
en eau est faible, les pellets laissent peu de cendres après
la combustion, notamment par rapport aux bûches de bois
ordinaire. Ces résidus peuvent à leur tour être compostés.
Les pellets alimentent des chaudières entièrement
automatisées, qui peuvent être reliées à un système de
chauffage classique ou à un système de chauffage par le sol.
Plus le besoin en chaleur augmente, plus les quantités de
pellets alimentant les chaudières augmente.
Les pellets prennent peu de place et chaque maison dispose
de l’espace nécessaire à un tel système.
4.3 Charbon
Le charbon représente moins de 10% des combustibles
utilisés. Sa valeur calorifique inférieure varie de 33 à 35,6
MJ/kg. La chaudière est la plupart du temps fabriquée en
acier. Elle est également tapissée de brique réfractaire ou
d’inox aux endroits les plus chauds et dans la chambre de
postcombustion.
16
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5. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES LIQUIDES
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
5. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES LIQUIDES
5.1
Chaudière à fioul avec brûleur à gazéification
5.1.1
Généralités
Le fioul n’est pas inflammable à température ambiante ; le
brûleur à gazéification réchauffe donc le fioul à 65 °C, lequel
se gazéifie et devient inflammable. Ce gaz se mélange
ensuite avec l’air dans le brûleur.
5.1.2
Fonctionnement
Un brûleur à gazéification fonctionne la plupart du temps
sans électricité.
Vous ouvrez le robinet régulateur et le régulateur de niveau
afin qu’une petite quantité de fioul tombe sur le fond. Il est
enflammé en y intégrant une source de chaleur, par exemple
un allume-feu en paraffine. La chaleur de cette flamme
d’allumage amène lentement le volume du brûleur à la
température nécessaire pour la gazéification du combustible.
L’air comburant est aspiré dans le brûleur par les ouvertures
de ventilation ; il s’y mélange ensuite aux gaz de fioul pour
former un mélange inflammable. Résultat ? Un phénomène
de combustion se produit.
Si vous modifiez le débit de fioul dans le brûleur, vous
modifiez l’intensité de la flamme et, par conséquent, la
capacité calorifique du foyer. Des anneaux internes situés
dans le pot stabilisent la flamme. Si vous y intégrez un
catalyseur, la gazéification du combustible en sera améliorée.
Jacques Rousseu
Parfois, l’air est soufflé par un ventilateur, ce qui améliore
l’amenée d’air dans le brûleur et diffuse plus efficacement la
chaleur du pot dans le local.
Il vous est également loisible d’utiliser un thermostat
d’ambiance, qui commandera à distance le ventilateur et le
régulateur de niveau.
Il existe des brûleurs à flamme jaune et des brûleurs à
flamme bleue.
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
5.1
5. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES LIQUIDES
Chaudière à fioul avec brûleur à gazéification
5.1.3
Régulateur de niveau de fioul
Positionnement
Cedicol
Le régulateur de niveau (carburateur) est placé entre la cuve
et le brûleur, à une hauteur déterminée par le fabricant. Cette
hauteur doit être proportionnelle au point le plus haut par
lequel le fioul s’écoule dans le brûleur et avec la rangée la
plus basse d’ouvertures d’admission de l’air primaire dans la
paroi latérale du brûleur.
Important
Un brûleur à gazéification fonctionne bien
lorsqu’il est de niveau et que la cheminée
fonctionne parfaitement.
L’amenée de combustible dans le brûleur
à gazéification
Jacques Rousseu
L’amenée du combustible au brûleur à gazéification peut
s’effectuer de plusieurs manières :
• au moyen d’un réservoir intégré dont le niveau est
complété en continu ;
• au moyen d’une cuve plus grande, située plus haut que
les appareils, de telle façon que le fioul est amené par la
force de gravité ;
• au moyen d’une cuve située maximum sept mètres
sous les appareils. Une pompe (avec un débit d’environ
12 litres) alimente en combustible un petit réservoir
d’environ 2 litres équipé d’un flotteur, d’où le combustible
peut s’écouler en direction des appareils.
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5. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES LIQUIDES
5.2
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
Brûleur fioul à pulvérisation haute pression
Un brûleur à pulvérisation haute pression met en mouvement un flux de combustible et un flux d’air. Le
combustible est pulvérisé pour arriver de la sorte le plus rapidement possible en phase gazeuse. Il est ensuite
mélangé à l’air ; enfin, l’allumage déclenche la combustion.
5.2.1
Carter du brûleur
Tous les éléments du brûleur se trouvent sur le carter et
autour de celui-ci.
5.2.2
Moteur du brûleur
Le moteur du brûleur entraîne la pompe à combustible et
le ventilateur. Il tourne à gauche ou à droite, en fonction de
l’assemblage du brûleur. Il s’agit la plupart du temps d’un
moteur monophasé avec condensateur de démarrage.
5.2.3
Boîtier du ventilateur
Le ventilateur se trouve dans le boîtier du ventilateur, qui fait
lui-même partie du carter du brûleur.
5.2.4
Ventilateur
Le ventilateur de type centrifuge aspire l’air nécessaire à la
combustion. Il l’amène ensuite à une pression suffisante
pour le comprimer dans l’accrocheur de flamme et pour
vaincre la résistance des tubes de fumées, de l’échangeur de
chaleur et de la contre-pression provenant de la chambre de
combustion.
Weishaupt
5.2.5
Vanne magnétique
La vanne magnétique sert à libérer du combustible au
moment opportun en direction du gicleur, ou interrompre ce
débit.
Elle est généralement intégrée dans la pompe à combustible,
mais peut aussi se trouver dans la ligne de pulvérisation.
5.2.6
Pompe à combustible
La pompe à combustible aspire le combustible et l’amène au
gicleur à une pression suffisante.
5.2.7
Raccordement combustible (flexible)
Des conduites souples relient la pompe à combustible
aux conduites de combustible et au filtre. La forme et les
dimensions des flexibles sont propres à chaque marque.
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
5.2
5. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES LIQUIDES
Brûleur fioul à pulvérisation haute pression
5.2.8
Raccord entre moteur et pompe
Le raccord en matière plastique entre le moteur et la pompe
assure l’entraînement de la pompe. Si elle se grippe, le
raccord interrompt la liaison.
5.2.9
Ligne de pulvérisation et porte-gicleur
La ligne de pulvérisation relie la pompe à combustible et
le porte-gicleur. Les électrodes d’allumage, l’accrocheur de
flamme ou le réchauffeur peuvent également se trouver sur
cette ligne.
5.2.10
Syntra Aalst
Réchauffeur
Le chauffage permet de chauffer le combustible, afin de le
rendre fluide et pour que la combustion se produise toujours
dans les mêmes conditions.
5.2.11
Tube de brûleur
Ce tube cylindrique comprime l’air comburant et l’envoie
vers l’accrocheur de flamme.
5.2.12
Accrocheur de flamme
L’accrocheur de flamme distribue l’air et stabilise la flamme.
Il fait tourbillonner l’air comburant en vue de créer un bon
mélange entre l’air et le combustible pulvérisé.
5.2.13
Gicleur
Le gicleur sert à pulvériser ou à nébuliser le combustible
suivant un schéma normalisé au préalable. Il diffère en
fonction du débit, de l’angle et du schéma de pulvérisation.
5.2.14
Transformateur d’allumage
Le transformateur d’allumage convertit la tension réseau en
haute tension (+/- 10 kV). La tension arrive du côté primaire,
tandis que du côté secondaire, il déclenche la haute tension.
Un condensateur se décharge dans un transformateur
électronique.
5.2.15
Câbles d’allumage
Les câbles d’allumage relient le transformateur d’allumage
aux électrodes d’allumage.
20
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5. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES LIQUIDES
5.2
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
Brûleur fioul à pulvérisation haute pression
5.2.16
Electrodes d’allumage
L’arc électrique entre les électrodes d’allumage isolées est
assez puissant pour enflammer le mélange combustibleair et provoquer ainsi l’allumage. Une seule électrode suffit
parfois, la masse du brûleur fournissant l’autre conducteur.
5.2.17
Régulateur d’air
Il vous permet de régler exactement la quantité d’air
acheminée, par le biais d’une commande manuelle,
hydraulique ou avec un servomoteur. Il permet également au
technicien de régler la quantité d’air optimale pour le brûleur.
Cedicol
5.2.18
Coffret de commande et de sécurité
Le coffret de commande et de sécurité permet de
synchroniser les différents composants électriques au bon
moment, afin de garantir la sécurité.
5.2.19
Détecteur de flamme
Le détecteur de flamme précise au coffret de commande et
de sécurité si une flamme brûle éventuellement. En cas de
problème, le brûleur se met en mode sécurité.
5.2.20
Capot du brûleur
Le capot du brûleur atténue le bruit produit et protége les
pièces.
5.2.21
Bride de fixation
La bride de fixation vous permet de monter rapidement et
efficacement le brûleur complet sur la chaudière.
5.2.22
Fiche de raccordement électrique
Cette fiche de raccordement est normalisée et a
généralement 7 pôles.
21
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
5.3
5. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES LIQUIDES
Le brûleur fioul à pulvérisation haute pression à deux allures
Il sert à adapter la puissance nécessaire aux fluctuations de la
demande en chaleur.
Les deux puissances sont des états de combustion à part
entière. Un régulateur détermine quand la deuxième allure
doit être activée ou désactivée.
Cette régulation peut s’effectuer avec deux gicleurs ou un
seul. Dans le deuxième cas, nous obtenons une puissance
différente en générant une pression de pulvérisation
supérieure ou inférieure (pression de la pompe).
Une variante particulière de ce système est le gicleur à retour;
la fermeture du retour permet d’augmenter le débit du
gicleur.
Le servomoteur commande le volet d’air et adapte ainsi le
débit d’air à la puissance.
Les autres pièces sont comparables à celles d’un brûleur à
pulvérisation haute pression.
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6. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES GAZEUX
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
6. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES GAZEUX
6.1
Chaudière au sol à brûleur atmosphérique (ouverte ou fermée)
6.1.1
Agencement
La chaudière au sol à brûleur atmosphérique est posée sur le
sol, à tous les étages, de la cave au grenier. Cette chaudière
est la plupart du temps posée sur un socle résistant à la
température, une plaque ou dans un bac de réception.
La construction de la chaudière est simple et comprend
différents éléments.
Pour une chaudière fermée, d’autres pièces sont livrées
ou prescrites. Ces accessoires concernent l’amenée d’air
comburant et l’évacuation des produits de combustion, via
un ventilateur intégré.
6.1.2
Bloc combiné gaz
La rampe gaz se compose la plupart du temps d’un bloc
combiné gaz avec soupape de sécurité, clapet de sécurité,
allumage lent et, parfois, régulateur de pression. Le bloc
combiné gaz détermine la pression finale du brûleur que
vous pouvez mesurer sur la nourrice de distribution ou sur le
bloc combiné gaz lui-même.
Il est soit réglé sur l’allumage électronique du brûleur, soit
sur l’allumage du brûleur au moyen d’une veilleuse – avec
une protection par thermocouple ou une protection par
ionisation avec coffret de commande et de sécurité.
Patrick Uten
Les principaux éléments du bloc gaz sont :
• clapet de sécurité
• clapet de réglage
• allumage lent
• régulateur de pression (scellé)
• bouton(s) de commande
• nipple de mesure de pression d’entrée
• nipple de mesure de pression du brûleur
• éventuellement vis de réglage de la veilleuse
• vis de réglage de pression du brûleur (scellée)
• éventuellement nipple de raccord de conduite de la
veilleuse
• bobine magnétique avec raccord au thermocouple et
éventuellement disjoncteur
Pour les grandes puissances, le bloc combiné gaz est agrandi
et devient une rampe gaz avec détection de fuite.
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
6.1
6.1.3
6. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES GAZEUX
Chaudière au sol à brûleur atmosphérique (ouverte ou fermée)
Brûleur
Le brûleur dispose de plusieurs rampes munies chacune de son propre gicleur. La nourrice de distribution
répartit le gaz du bloc combiné gaz aux différents gicleurs.
Conduite de raccordement
La plupart du temps, un raccordement par tube rigide entre
bloc gaz et nourrice de distribution.
Gicleurs
Les gicleurs sont vissés sur la nourrice de distribution. Leur
diamètre y est indiqué : ‘2.3’ signifie un diamètre de 0,23 mm.
Les bouches des gicleurs peuvent avoir une ou deux
perforations. Elles disposent souvent d’une pièce rapportée
résistante à la chaleur.
Le nettoyage ne peut s’effectuer qu’avec des matériaux doux. Il
est absolument interdit de les adapter, voire de les percer.
Venturi
L’écoulement du gaz dans le venturi provoque une
dépression. L’air primaire est ainsi aspiré dans la bonne
proportion dans la chambre de mélange du brûleur et se
mélangé bien au gaz.
Thomas De Jongh
Tiroir brûleur
Les rampes du brûleur, assemblées avec la nourrice d’injection.
Orifice de combustion
Il s’agit de l’orifice de sortie de la rampe où se forme la
flamme. Sa forme et son ouverture parfaites garantissent une
combustion stable. Si la pression du brûleur est trop faible,
vous entendrez un grondement. Il s’agit de la propagation
de flamme : des flammes se forment à l’intérieur de la rampe.
Si la pression du brûleur est trop élevée, vous entendez un
écoulement : ce phénomène s’appelle le décollement de
la flamme. Dans ce cas, la flamme se forme au-dessus des
orifices de combustion dans la chambre de combustion ou
ne se forme tout simplement pas.
24
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6. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES GAZEUX
6.1
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
Chaudière au sol à brûleur atmosphérique (ouverte ou fermée)
Brûleur de veilleuse
Les brûleurs atmosphériques traditionnels ont un brûleur de
veilleuse. Il est la plupart du temps réglable et sa puissance
est réduite (max. 150 W) par rapport au brûleur principal.
La veilleuse, le thermocouple et l’électrode d’allumage sont
montés ensemble, au niveau des orifices de combustion. Ils
allument le brûleur et contrôlent son bon fonctionnement.
Le brûleur de veilleuse se compose d’une conduite de
veilleuse, d’une vis de réglage et d’un injecteur de veilleuse.
Patrick Uten
Allumage
Allumage piézo-électrique (piézo)
Le piézo crée une énergie électrique pour générer une
étincelle lors de l’allumage de la veilleuse. Il convertit dès
lors l’énergie mécanique (pression sur le bouton) en énergie
électrique.
Allumage électronique
L’allumage électronique fonctionne avec un transformateur
haute tension alimenté en tension réseau. Les extrémités
de la bobine secondaire du transformateur sont raccordées
à l’électrode d’allumage. Si le brûleur n’a pas de veilleuse,
l’étincelle ne se formera pas entre deux électrodes, mais
directement entre une électrode unique et la masse du
brûleur. Une gerbe d’étincelles au démarrage du brûleur
assure l’allumage.
Electrode d’allumage
L’énergie électrique générée passe par le câble d’allumage
à l’électrode d’allumage. Elle provoque une décharge entre
cette électrode et la tête de la veilleuse. Une étincelle est
générée et la veilleuse apparaît. L’électrode se compose d’un
noyau métallique et d’une enveloppe de porcelaine.
Protection par sonde d’ionisation
Le gaz dans la zone de combustion est dans un état ionisé,
sous l’effet des réactions chimiques et des températures
élevées. Conséquence : il conduit de l’électricité.
L’électrode de flamme se trouve dans la zone où l’ionisation
est à son maximum, c’est-à-dire vers l’extrémité de la flamme.
S’il détecte une flamme, le courant continue de passer et le
gaz, d’affluer. Si la flamme s’éteint, l’électrode interrompt la
liaison et l’alimentation en gaz. Elle doit être bien isolée de la
masse et résister à des températures élevées.
Patrick Uten
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
6.1
6. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES GAZEUX
Chaudière au sol à brûleur atmosphérique (ouverte ou fermée)
Patrick Uten
Protection par thermocouple
Thermocouple
Si vous souhaitez vérifier le brûleur, vous devez l’arrêter. A
défaut, vous pourriez mettre l’utilisateur en danger ou abîmer
le matériel.
Si deux métaux différents se trouvent dans un circuit
électrique et si on chauffe la jonction (soudure chaude), un
courant se créera dans ce circuit. Le fonctionnement du
thermocouple repose sur ce principe. Il s’agit de l’élément
sensible à la température (ou thermo-élément).
Dans un appareil à gaz, une veilleuse réchauffe le
thermocouple. Cela génère de l’énergie, qui est transférée
à une bobine électrique. L’armature de cette bobine est malgré la force de rappel du ressort - comprimée sur un
noyau et elle y reste collée par magnétisme. La soupape de
sécurité d’un bloc combiné gaz reste dès lors ouverte.
Marc Decat
Lorsque la veilleuse s’éteint, la jonction refroidit et plus
aucune énergie ne passe par la bobine. L’armature se
desserre et la soupape de sécurité se referme.
Ce système de protection thermoélectrique doit se mettre en
service dans un délai de 60 secondes. Une quantité d’énergie
comprise entre sept et trente millivolts passe par la bobine.
Interrupteur de thermocouple
Ce limiteur est un interrupteur thermique non réglable
(klixon, thermoplongeur, bilame). Il est monté en série avec le
circuit du thermocouple. Si le brûleur surchauffe, le contact
s’ouvre, ce qui coupe la liaison entre le thermocouple et la
bobine de sécurité et referme la soupape de sécurité.
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6. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES GAZEUX
6.1
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
Chaudière au sol à brûleur atmosphérique (ouverte ou fermée)
6.1.4
Echangeur de chaleur
La chaleur dégagée par les gaz de combustion est absorbée
ici par l’eau de chauffage. L’échangeur de chaleur est soit
d’une seule pièce, soit se compose de plusieurs échangeurs
en cascade. Il est fabriqué en fonte, acier, acier émaillé,
inox, cuivre ou alliage d’aluminium (fonte d’aluminium ou
aluminium extrudé).
Viessman
Vaillant RVS
6.1.5
Chambre de combustion
L’espace qui entoure le brûleur et l’échangeur de chaleur
est appelé chambre de combustion ou, parfois, foyer. Selon
la construction des canaux d’eau, elle peut être totalement
refroidie, uniquement à la base ou uniquement au niveau de
l’échangeur.
6.1.6
Collecteur de gaz de combustion
Le collecteur de gaz de combustion est la boîte à fumées
où s’accumulent les gaz de combustion. Ils sont ensuite
évacués vers le conduit de fumées via le coupe-tirage ou le
ventilateur.
6.1.7
Coupe-tirage antirefouleur
Le coupe-tirage antirefouleur assure la stabilité du brûleur
dans une chaudière ouverte - indépendamment des
variations du tirage de la cheminée et d’un éventuel
refoulement passager. Vous ne pouvez jamais y apporter la
moindre modification.
Gustaaf Flamant
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
6.1
6. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES GAZEUX
Chaudière au sol à brûleur atmosphérique (ouverte ou fermée)
6.1.8
Contrôle de l’évacuation des produits
de la combustion (TTB) de type BS
Ce système assure la protection contre le refoulement des
gaz de combustion dans une chaudière ouverte, qui pourrait
s’avérer dangereux. Songez notamment aux intoxications
au CO. Il s’agit d’un élément sensible (liquide, bilame, sonde
CTN) situé à un endroit bien précis du coupe-tirage. En cas
de refoulement des gaz de combustion, l’élément sensible
se réchauffe et la protection s’enclenche. Après un certain
temps, il peut être déverrouillé automatiquement ou
manuellement.
6.1.9
Protection de type CS
Si un appareil est intégré dans une installation de gaz VMC
(VMC = ventilation mécanique contrôlée), un dispositif
spécifique de protection sur l’évacuation devra être
placé dans le conduit d’évacuation. L’appareil ne pourra
fonctionner que lorsque l’évacuation des produits de
combustion sera suffisamment assurée.
6.1.10
Oertli
Tableau de commande
Appareils de régulation : un thermostat de réglage, un
thermostat de maximum, voire un pressostat eau, et une
sécurité manque d’eau (éventuellement placée dans le circuit
du thermocouple). Dans les chaudières plus modernes,
la régulation s’effectue au moyen de sondes CTN ou CTP
(sensibles à la température).
Plusieurs modules peuvent être intégrés dans le tableau
de commande : régulation atmosphérique, minuteries,
régulation de priorité, …
28
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20/12/2010 16:30:16
6. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES GAZEUX
6.2
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
Chaudière murale à brûleur atmosphérique (ouverte ou fermée)
Nous n’examinerons plus les composants dont dispose
également la chaudière au sol : bloc combiné gaz, brûleur,
coupe-tirage antirefouleur, collecteur de gaz de fumées, BS
et CS.
6.2.1
Agencement
La chaudière murale à brûleur atmosphérique est fixée à
un mur et libère dès lors de la place au sol. La construction
de la chaudière comprend différents éléments, qui,
ensemble, forment une ‘unité’. C’est l’ensemble composé
de la chaudière, du brûleur, des appareils de régulation, des
accessoires, voire de la préparation d’eau chaude.
GTI Mortsel
Une unité de base (chaudière, tableau de commande et
brûleur) peut être complétée par les éléments suivants :
• circulateur(s)
• clapet à effet gravitationnel
• pressostat différentiel
• vannes
• robinet de purge
• soupape de sécurité
• manomètre
• dégazeur
• séparateur d’air
• vase d’expansion
• robinet à trois voies
• production d’eau chaude
6.2.2
Echangeur de chaleur
L’échangeur de chaleur est l’endroit où la chaleur dégagée
par les gaz de combustion est absorbée par l’eau de
chauffage et/ou l’eau sanitaire. Il se compose de canaux
d’eau sur lesquels sont fixées des lamelles. Les canaux sont
la plupart du temps en cuivre et les lamelles, en cuivre ou en
acier inoxydable.
6.2.3
Riello
Chambre de combustion
La chambre de combustion est l’espace qui entoure le
brûleur et l’échangeur de chaleur. Elle est parfois encore
appelée le foyer. Selon la construction des canaux d’eau, on
parle d’un foyer refroidi ou non.
Il s’agit la plupart du temps de chambres de combustion
sèches, fabriquées en matériaux d’isolation résistant au feu.
29
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6. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES GAZEUX
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
6.2
Chaudière murale à brûleur atmosphérique (ouverte ou fermée)
6.2.4
Tableau de commande
Appareils de régulation : un thermostat de réglage, un
thermostat de maximum, voire un pressostat, et une sécurité
manque d’eau (éventuellement placée dans le circuit du
thermocouple). Dans les chaudières plus modernes, la
régulation s’effectue au moyen de sondes CTN ou CTP
(sensibles à la température).
Plusieurs modules peuvent être intégrés dans le tableau
de commande : régulation atmosphérique, minuteries,
régulation de priorité, …
6.3
Brûleur à air pulsé
Dans un brûleur gaz à air pulsé, un flux d’air est créé par un
ventilateur. Le gaz est mélangé à l’air et la combustion est
déclenchée.
Les éléments suivant sont communs avec le brûleur fioul à
pulvérisation haute pression:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
carter du brûleur
moteur du brûleur
boîtier du ventilateur
ventilateur
tube de brûleur
transformateur d’allumage
câbles d’allumage
électrodes d’allumage
régulateur d’air
capot du brûleur
bride de fixation
fiche de raccordement électrique
Oertli
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6. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES GAZEUX
6.3
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
Brûleur à air pulsé
Nous examinerons ci-après les éléments spécifiques au
brûleur à air pulsé :
6.3.1
Rampe gaz
La rampe gaz laisse passer le gaz dans la ligne de combustion
ou lui coupe le passage. Tous les organes de régulation et
de protection sont raccordés à la rampe gaz. En principe, la
rampe gaz se compose de deux clapets (en série) et le tout
doit satisfaire à EN 676.
La rampe gaz se compose des éléments suivants :
• valve d’arrêt manuelle
• filtre
• détendeur
• pressostats gaz
• robinet de sécurité gaz
• robinet de réglage
La génération actuelle de brûleurs à air pulsé au gaz n’a en
règle générale plus de rampe gaz indépendante. Elle est
remplacée par un bloc gaz combiné, avec les mêmes pièces
de rechange, mais plus compacte.
6.3.2
Ligne de combustion et porte-gicleur
La ligne de combustion va du bloc gaz au porte-gicleur.
6.3.3
Gicleur
Le gicleur achemine la bonne quantité de gaz à la tête de
combustion, à la bonne vitesse.
6.3.4
Pressostat air
Si la pression est nulle ou insuffisante, le pressostat air ne
laisse pas (plus) passer de gaz.
6.3.5
Accrocheur de flamme
L’accrocheur de flamme distribue l’air et stabilise la flamme.
Il fait tourbillonner l’air comburant en vue de créer un bon
mélange avec le gaz.
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
6.3
6. COMBINAISONS TRÈS FRÉQUENTES:
COMBUSTIBLES GAZEUX
Brûleur à air pulsé
6.3.6
Coffret de commande et de sécurité
Le coffret de commande et de sécurité synchronise le
fonctionnement du moteur, du transformateur d’allumage et
du bloc gaz, afin de garantir la sécurité.
6.3.7
Contrôle de flamme
Le contrôle de flamme précise au coffret de commande
et de sécurité si une flamme brûle éventuellement. En cas
de problème, le brûleur se met en mode sécurité. Cette
détection s’effectue soit par une cellule UV (sensibilité aux
ultraviolets) soit par une électrode d’ionisation (mesure du
courant d’ionisation).
6.4
Le brûleur à air pulsé pour gaz et fioul (mixte)
Ce brûleur peut fonctionner au gaz ou au fioul. Le brûleur
peut changer de combustible après une intervention simple.
Weishaupt
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7. LA CHAUDIÈRE À CONDENSATION
(GAZ OU FIOUL)
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
7. LA CHAUDIÈRE À CONDENSATION
(GAZ OU FIOUL)
7.1
La chaudière ‘traditionnelle’
Un réglage sur le retour fait régner, dans l’échangeur de
chaleur, une température supérieure au point de rosée,
ce qui exclut toute possibilité de condensation. Dans les
chaudières traditionnelles, la température des produits de
combustion est supérieure à 120 °C. Comme les déperditions
des produits de combustion n’excèdent pas 12 à 18 %, le
rendement de combustion s’élève donc à 92 %, calculé sur la
valeur inférieure du combustible. Les produits de combustion
contiennent de la vapeur d’eau, avec une chaleur latente qui
n’est pas exploitée. La quantité de vapeur d’eau dépend du
combustible.
7.2
Principe de la chaudière à condensation
Le rendement de combustion d’une chaudière à
condensation varie en fonction de la température dans le
retour. Plus elle diminue, plus le rendement augmente et
avec lui, le volume de condensation.
Si la température des gaz de combustion est inférieure au
point de rosée, on obtient un rendement supérieur à 100
% au pouvoir calorifique inférieur. Il est dès lors plus logique
d’exprimer le rendement d’une chaudière à condensation en
fonction du pouvoir calorifique supérieur – qui est inférieur à
100%.
Viessman
Si la température des gaz de combustion est supérieure
au point de rosée, le rendement obtenu est également
supérieur, car la surface de son échangeur de chaleur est plus
grande.
Le matériau de l’échangeur de chaleur dépend de la
technique de condensation et du combustible. Pour le gaz,
il s’agit par exemple souvent de l’aluminium(/silicium), de
l’inox, du cuivre ou de l’acier, tandis qu’avec le mazout de
chauffage, la fonte, l’acier ou les multicouches sont utilisés.
33
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
7.3
7. LA CHAUDIÈRE À CONDENSATION
(GAZ OU FIOUL)
Type de chaudières à condensation
7.3.1
Chaudière à un seul échangeur de chaleur
La surface d’échange d’une chaudière à un seul échangeur
de chaleur est beaucoup plus grande que dans une
chaudière classique. L’évacuation des condensats s’effectue
sans perturber la poursuite de la combustion, car ils ne
dégoulinent pas sur le brûleur.
Weishaupt
Weishaupt
34
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7. LA CHAUDIÈRE À CONDENSATION
(GAZ OU FIOUL)
7.3
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
Type de chaudières à condensation
7.3.2
René Onkelinx
Chaudière à condenseur externe
Un condenseur (récupérateur de chaleur) est parfois
installé à l’arrière d’une chaudière classique, afin de refroidir
les produits de combustion sous le point de rosée. Ce
principe est souvent mis en œuvre pour la transformation
des chaudières classiques à surpression. Plus la surface de
récupération du condenseur est grande, plus le rendement
obtenu est élevé. La puissance d’échange du condenseur
est aussi grande que celle de la chaudière. Les surfaces
d’échange sont dès lors de mêmes dimensions. En fonction
du matériau utilisé pour l’échangeur de chaleur, une surface
d’échange de 0,07 à 0,1 m² par kW s’avère nécessaire. Vous ne
pouvez placer que les condenseurs-récupérateurs prescrits
par le fabricant ; vous ne pouvez en outre jamais rien
modifier à l’appareil.
Oertli
7.3.3
Chaudière à condenseur intégré
La plupart des constructeurs de chaudières intègrent le
condenseur dans la chaudière. Des tests en laboratoire leur
permettent ensuite de calculer la puissance appropriée. Une
jonction est toujours opérée entre le condenseur et la partie
classique de la chaudière.
Oertli
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36
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8. BRÛLEURS GAZ À PRÉMÉLANGE
(BRÛLEURS PRÉMIX)
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
8. BRÛLEURS GAZ À PRÉMÉLANGE
(BRÛLEURS PRÉMIX)
8.1
Généralités
Les brûleurs à prémélange sont équipés d’un brûleur rayonnant.
Le gaz et l’air sont entièrement pré-mélangés : le gaz naturel brûle
dès lors pratiquement sans flamme et une grande partie de la
chaleur dégagée est évacuée directement de la zone de réaction
par rayonnement thermique infrarouge. Nous obtenons dès lors
une température de combustion extrêmement basse (moins de
1.200 °C) et donc une concentration extrêmement réduite en
NOX.
Viessman
Les brûleurs à pré-mélange peuvent produire deux types de
flammes. Si l’excès d’air est faible (jusqu’à 1,2), la surface du brûleur
devient incandescente et une flamme rouge/orange apparaît.
Si l’excès d’air est plus important (à partir de 1,3), la flamme se
détachera de la surface du brûleur et sera bleue.
De ce fait, nous obtenons aussi deux sortes d’émissions
thermiques : un rayonnement avec la flamme rouge et,
essentiellement, une convection avec la flamme bleue.
Le brûleur est fabriqué en acier inoxydable, en matériau
céramique ou en matériau fritté. Un brûleur en acier inoxydable
est équipé d’un tube de brûleur percé d’un grand nombre
d’orifices de combustion ou des grilles en acier inoxydable en
forme d’hémisphère.
La surface d’un brûleur en matériau céramique est perforée.
Les brûleurs en matériau fritté ont une porosité de 60 à 80 %. Leurs
nombreux canaux débouchent à la surface et servent d’orifice de
combustion. La densité élevée en flammes génère des flammes
en position basse et de faibles émissions de NOX.
8.2
Principe
Un ventilateur modulant fonctionnant en courant continu
aspire l’air nécessaire. En traversant un venturi, l’air aspire
à son tour la quantité nécessaire de gaz pour obtenir une
combustion complète. Le gaz et l’air sont parfaitement
mélangés dans la chambre de pré-mélange et ce mélange
est amené à la surface du brûleur par un orifice ou par un
répartiteur. La flamme s’y stabilise.
Thomas De Jongh
37
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
8.3
8. BRÛLEURS GAZ À PRÉMÉLANGE
(BRÛLEURS PRÉMIX)
Brûleurs
Les brûleurs à pré-mélange permettent d’obtenir des charges
thermiques élevées, de 10 à 200 W/cm².
En cas de flamme bleue, la température superficielle est
maintenue sous les 500 °C. Une flamme rouge signifie qu’elle
excède 600 °C. Dans ce cas, la combustion ne se produit
plus au-dessus de la surface, mais dans la surface du brûleur.
Vous avez dès lors besoin de plaques céramiques ou de
membranes métalliques.
Patrick Uten
Les plaques céramiques sont dures et rigides, résistent à
la corrosion et sont légères. Elles sont malheureusement
onéreuses et difficilement manipulables.
A l’heure actuelle, les brûleurs en fibre métallique avec
une membrane métallique sont des alternatives plus
intéressantes. La membrane sur laquelle s’effectue la
combustion est fine et perméable. Elle est posée sur une
structure portante en acier spécial ou en céramique. La fibre
peut supporter une température continue maximale de
1.050 °C.
La membrane en métal fritté et le tricot métallique (knitted)
font le plus souvent office de surface du brûleur. Leurs
formes sont très diverses : plats, cylindriques, sphériques
(hémisphères ou matrices), coniques, voire surface du brûleur
incandescente à l’intérieur.
Oertli
La membrane en métal fritté se compose de couches
constituées de toutes sortes de fibres assemblées par frittage.
Ces couches peuvent être cintrées et façonnées pour des
brûleurs à rayonnement ou à convection.
Le tricot métallique est une couche en fils d’acier spécial, qui
présente une structure très régulière. Il peut également être
cintré et soudé par points sur une structure portante.
La surface du brûleur des premières versions des brûleurs
prémix se composaient surtout de plaques perforées en acier
spécial (brûleur à surface rayonnante ). Le brûleur catalytique
est la toute dernière évolution en date ; le catalyseur placé
dans les fibres y assure une combustion encore plus propre.
Viessman
38
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9. CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE :
CLASSIFICATION SELON LE MATÉRIAU
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
9. CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE :
CLASSIFICATION SELON LE MATÉRIAU
9.1
Acier
9.1.1
Généralités
Fabriqué en acier Siemens Martin (four électrique) ou en acier
Thomas amélioré (de qualité chaudière).
L’épaisseur de la tôle dépend :
• de la puissance, par exemple 2 kg/kW ;
• des pressions d’essai et de service ;
• du transfert d’énergie entre les gaz de combustion et
l’eau.
Les épaisseurs minimales de la tôle sont :
• 6 mm en cas de contact avec la flamme (7 mm pour
l’acier Thomas) ;
• 5 mm en l’absence de tout contact avec la flamme ;
• 3,25 mm dans les tubes de fumées.
Les tôles sont laminées et assemblées par soudage pour
créer différentes formes.
9.1.2
Composition
La plupart du temps, le fabricant livre la chaudière comme
un tout. Certaines marques livrent les divers éléments et les
soudent ensuite sur place.
L’isolation, la jaquette, les bouts filetés ou les contre-brides
destinées au raccordement du côté eau sont ensuite posées
sur la chaudière. La porte et la plaque foyère sont livrées
séparément.
Les turbulateurs dans les tubes de gaz de combustion
permettent d’uniformiser la charge thermique et
d’augmenter le rendement.
9.1.3
•
•
•
•
Avantages et inconvénients
léger ;
recyclable ;
corrosion si la qualité de l’acier est inférieure ;
une chaudière monobloc est plus difficile à acheminer
dans le local de chauffe.
39
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
9.2
9. CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE :
CLASSIFICATION SELON LE MATÉRIAU
Fonte
9.2.1
Généralités
La composition de la fonte est souvent un secret bien gardé.
Les types suivants sont très fréquemment rencontrés :
• GG (fonte grise, par exemple: GG 25 - résistance à la
traction minimale de 0,25 kN/mm²) ;
• GP (fonte perlitique) ;
• GN (fonte nodulaire) ;
• GL (180 M) ;
• fonte eutectique (riche en graphite) ;
• fonte hypo-eutectique.
9.2.2
Viessman
Composition
La chaudière se compose d’éléments amovibles (membres)
assemblés par des nipples coniques en acier et des joints, ou
par des nipples filetés. Le contact métal contre métal assure
l’étanchéité. Les parties peuvent être assemblées dans l’usine
ou dans le local de chauffe.
Sur les chaudières modernes, des joints en silicone sont
placés entre les éléments. Parfois, le bloc chaudière est
peint afin d’éviter la corrosion extérieure. Les éléments sont
également assemblés au moyen de tiges filetées munies des
rondelles (pour la dilatation) et d’écrous. Ils sont placés l’un
derrière l’autre ou sont juxtaposés.
Nous distinguons trois types d’éléments :
• élément antérieur (à l’avant) ;
• éléments intermédiaires (de taille différente selon la
puissance) ;
• élément arrière (dernier élément).
Viessman
Des protubérances générant une plus grande surface
d’émission de chaleur sont parfois placées sur les éléments.
Les dimensions d’un élément correspondent à une puissance
donnée. La puissance de la chaudière est dès lors déterminée
par le nombre d’éléments consécutifs, lequel diffère par
fabricant. Un certain nombre d’éléments intermédiaires sont
nécessaires pour atteindre les dimensions minimales de la
chambre de combustion. La puissance maximale est dès lors
limitée.
40
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9. CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE :
CLASSIFICATION SELON LE MATÉRIAU
9.2
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
Fonte
Auparavant, l’intérieur de la chaudière était recouvert
de briques réfractaires destinées à protéger la fonte et à
améliorer le rendement. Ensuite, les chaudières dont la
chambre de combustion était un cylindre d’acier terminé par
une brique réfractaire ont été commercialisées. Les briques
réfractaires ne tapissent plus les chaudières modernes.
Les autres composants sont montés sur les éléments : les
raccords destinés à la conduite de départ et à la conduite
de retour, l’éventuel bouchon de purge, une boîte à fumées,
la porte du brûleur, la porte d’entretien et des points de
raccordement pour appareils de mesure, de régulation et de
commande. Les chaudières sont également prévues pour
être munies de pieds.
Viessman
Le tout est pourvu d’une coquille isolante et d’une jaquette
en tôle laquée, ainsi que d’un tableau de régulation
électrique.
9.2.3
Avantages et inconvénients
•
•
•
•
•
poids élevé ;
résistance à la corrosion ;
assure l’inertie thermique grâce à son poids ;
possibilité d’adapter la puissance grâce aux éléments ;
possibilité de remplacer les membres, même si cela
demande beaucoup de main-d’œuvre et, dès lors, est
onéreux ;
• résistance mécanique : de nouveaux types de fonte
(eutectique) résistent aux variations de température ;
• coupure complète possible entre deux cycles de chauffe ;
• recyclable.
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
9.3
9. CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE :
CLASSIFICATION SELON LE MATÉRIAU
Cuivre
9.3.1
Généralités
Chaudières à échangeurs de chaleur en cuivre.
9.3.2
Composition
L’échangeur de chaleur se compose de conduits en cuivre sur
lesquels sont fixées des lamelles. L’unité peut être étamée.
9.3.3
Avantages et inconvénients
• recyclable ;
• corrosion due au contact avec d’autres matériaux dans le
système de chauffage.
9.4
Alliage d’aluminium
9.4.1
Généralités
L’aluminium ne peut être utilisé qu’avec le gaz. Il est
beaucoup employé dans les chaudières gaz murales et plus
spécifiquement dans les appareils à condensation.
Si l’alliage est obtenu avec du silicium (Al-Si), le façonnage
et le traitement en seront facilités. La combinaison avec le
magnésium (Al-Mg-Si) rend le tout facilement soudable et
résistant à la corrosion.
9.4.2
Composition
Il se peut que toute l’unité ou que seul l’échangeur de
chaleur principal soit en aluminium (alliage aluminiumsilicium). Dans ce cas, les autres côtés seront fabriqués dans
un autre matériau comme une tôle d’acier (émaillée) pauvre
en carbone. L’échangeur de chaleur principal est coulé d’une
pièce et contient parfois, à l’intérieur, des protubérances pour
améliorer le transfert de chaleur.
Oertli
9.4.3
•
•
•
•
•
•
•
•
Avantages et inconvénients
poids réduit (un tiers de l’acier) ;
bon rendement ;
pas de corrosion ;
peu d’entretien ;
résistance au condensat ;
bonne conduction de la chaleur ;
est recyclable ;
sensible au pH (6 < pH < 9) (dureté de l’eau).
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9. CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE :
CLASSIFICATION SELON LE MATÉRIAU
9.5
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
Acier inoxydable (inox)
9.5.1
Généralités
L’acier inoxydable (rvs) ne rouille pas, car il est recouvert
d’un film d’oxyde résultant de la réaction chimique entre le
chrome et l’oxygène.
9.5.2
Composition
L’acier inoxydable est soudé en forme de cylindre ou des
tubes d’acier inoxydable sont cintrés en forme de cylindre et
ensuite assemblés par soudage à des endroits bien précis. En
cas de production d’eau chaude sanitaire et de chauffage, on
peut appliquer un système Tank-in-Tank.
9.5.3
Viessman
9.6
Avantages et inconvénients
• poids réduit ;
• résistance à la corrosion (y compris au condensat, sauf au
chlore) ;
• durée de vie prolongée ;
• les soudures sont les points faibles (corrosion en criques) ;
• le condensat contient parfois des métaux lourds (chrome,
nickel).
Système multicouches
9.6.1
Généralités
Surtout pour les chaudières à basse température. Il est formé
par compression de différents matériaux.
9.6.2
Composition
Il peut s’agir d’une combinaison de :
• fonte et acier ;
• fonte, acier et silicium ;
• alufer: acier inoxydable et aluminium.
9.6.3
Viessman
•
•
•
•
•
•
•
Avantages et inconvénients
est fourni en un bloc ou en éléments ;
durée de vie prolongée ;
avec une chaudière à basse température ;
pompe mélangeuse superflue ;
bien adapté à la chaudière à condensation ;
émissions réduites de substances nocives ;
surface de chauffe supérieure.
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10. CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE :
CLASSIFICATION SELON LA PRESSION DANS LE FOYER
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
10. CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE :
CLASSIFICATION SELON LA PRESSION
DANS LE FOYER
Il existe des chaudières à foyer en dépression et des chaudières à foyer en surpression.
10.1 Chaudière de chauffage à foyer en dépression
Cette chaudière est aussi appelée chaudière à tirage naturel.
Sa résistance aux gaz de combustion est inférieure au tirage
de la cheminée, ce qui produit une dépression (pression
inférieure à la pression atmosphérique) dans le foyer.
Il est important de maintenir un tirage aussi stable que
possible dans la cheminée afin d’éviter les perturbations.
10.2 Chaudière de chauffage à foyer en surpression
En raison des conduits de fumée plus petits, la résistance de
la chaudière est supérieure au tirage de la cheminée. Vous
obtenez de la sorte une surpression dans le foyer.
Le brûleur (ventilateur) devra vaincre la résistance de la
chaudière. Choisissez dès lors attentivement le champ
d’action du brûleur.
La chaudière doit être entièrement étanche au gaz.
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46
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11. CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE : CLASSIFICATION
SELON QUE LE FOYER EST HUMIDE OU SEC
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
11. CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE :
CLASSIFICATION SELON QUE
LE FOYER EST HUMIDE OU SEC
11.1 Foyer humide
L’eau de chauffage entre directement en contact avec la paroi du foyer.
Thomas De Jongh
11.2 Foyer sec
Il n’y a pas de contact direct entre l’eau de chauffage et la paroi du foyer. Une gaine enchâssée sépare les deux.
Thomas De Jongh
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12. CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE :
CLASSIFICATION SELON LES LABELS
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
12. CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE :
CLASSIFICATION SELON LES LABELS
12.1 Label Optimaz pour la combinaison chaudière-brûleur
12.1.1
Mise en perspective
Le label Optimaz est accordé par une commission
d’agrément indépendante à des ensembles chaudièrebrûleur fioul agréés. Cette norme exige des rendements
minimaux sans cesse améliorés pour ces combinaisons.
Le label est scindé - comme pour le gaz - en deux catégories,
ayant chacune son propre logo :
• la catégorie Optimaz pour les combinaisons à haut
rendement appliquant la technique à basse température ;
• la catégorie Optimaz pour les combinaisons à haut
rendement appliquant la technique à condensation.
12.1.2
Cedicol
Garanties techniques
• Le rendement de combustion d’une combinaison
chaudière-brûleur Optimaz a évolué au fil des ans pour
atteindre ses exigences actuelles.
• Les pertes à l’arrêt ont diminué.
• L’amélioration de la production d’eau chaude sanitaire a
permis de réduire les pertes.
• Les limites d’émissions autorisées de NOx, CO2 et CO sont
respectées.
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
12. CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE :
CLASSIFICATION SELON LES LABELS
12.2 Label HR+ et HR TOP
12.2.1
Mise en perspective
Le label HR+ est un label de qualité pour les chaudières au
gaz naturel.
Les chaudières à condensation au gaz naturel arborant
le label HR TOP garantissent les plus hautes économies
possibles dans le cadre de l’utilisation rationnelle de l’énergie
(URE). Ce faisant, la chaleur contenue dans les produits de
combustion est presque entièrement récupérée.
Le label HR+ garantit déjà que la chaudière répond aux
exigences les plus strictes de la directive européenne en
matière de rendement.
12.2.2
KVBG
Garanties techniques
• Le rendement de combustion d’une chaudière HR+
ou HR TOP a évolué au fil des ans pour atteindre ses
exigences actuelles.
• Marquage CE: l’appareil satisfait à la norme belge et
européenne la plus stricte en matière de sécurité.
• I2E+: l’appareil peut utiliser tous les gaz naturels distribués
en Belgique sans la moindre adaptation (HR+).
• I2E(S)B: l’appareil peut utiliser tous les gaz naturels distribués
en Belgique, avec une puissance nominale différente
pour le gaz L et le gaz H (HR TOP).
• Les pertes à l’arrêt ont diminué.
• L’amélioration de la production d’eau chaude sanitaire a
permis de réduire les pertes.
• Les limites d’émissions autorisées de NOx, CO2 et CO sont
respectées.
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13. PRODUCTION D’EAU CHAUDE PAR
UNE CHAUDIÈRE DE CHAUFFAGE CENTRAL
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
13. PRODUCTION D’EAU CHAUDE PAR UNE
CHAUDIÈRE DE CHAUFFAGE CENTRAL
13.1 Boiler (ballon) à chauffage indirect
La chaudière de chauffage chauffe la réserve d’eau présente dans
le boiler. Cela s’effectuait auparavant avec un thermosiphon ; de
nos jours, le recours à un circulateur est plus fréquent.
Le chauffage de l’eau s’effectue soit à la surface de la double
paroi qui entoure le boiler, soit à l’aide d’un serpentin chauffant,
raccordé comme un circuit à l’installation de chauffage. Un
circulateur à régulation thermique y est placé ; il accélère
l’échange de chaleur entre l’eau de chauffage et l’eau sanitaire.
Dans un tel système, la température de l’eau sanitaire ne
dépend plus nécessairement de l’eau de chauffage envoyée
aux corps de chauffe.
La distance entre la chaudière et le boiler doit être la plus
courte possible. Il vous est aussi loisible de choisir un système
où le boiler est placé à côté ou en dessous de la chaudière.
Le type de combustible utilisé est sans importance pour le
système.
13.2 Avec accumulation
Une combinaison chaudière-boiler avec ballon accumulateur
est un ensemble. La réserve d’eau sanitaire se trouve dans
un ballon intégré. Ce boiler et la chaudière se trouvent dans
un manteau isolé, sans ponts thermiques, placé directement
dans la chaudière.
Oertli
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
13. PRODUCTION D’EAU CHAUDE PAR
UNE CHAUDIÈRE DE CHAUFFAGE CENTRAL
13.3 Sans accumulation
Un serpentin est immergé dans l’eau de la chaudière de
chauffage. Lorsque la chaudière prend de l’eau sanitaire,
l’eau traverse le serpentin et prend instantanément la
température de l’eau de chauffage. La température de l’eau
sanitaire dépend ainsi entièrement de l’eau de chauffage.
Si la température de l’une augmente, celle de l’autre
augmentera également. Vous voulez de l’eau sanitaire
chaude ? La température de la chaudière devra donc être
réglée suffisamment haut. Un robinet mitigeur fera en sorte
que le système de chauffage ne doive pas être constamment
alimenté.
Vaillant
Les échangeurs de chaleur à plaques sont une forme plus
courante de chauffage direct de l’eau sanitaire. Ce sont des
blocs compacts très performants. Ils sont composés de
plaques profilées en acier inoxydable et peuvent assurer
un débit d’eau chaude relativement important. Toutefois,
en cas de puisage direct à l’échangeur de chaleur, un petit
décalage initial est remarqué, ce qui diminue sa convivialité.
Il est possible de remédier à ce décalage en le raccordant
au circuit d’eau sanitaire auquel est également raccordé
un ballon. De l’eau chaude sortira immédiatement du
robinet grâce à ce boiler, tandis que l’échangeur de chaleur
réchauffera le reste de l’eau.
Vaillant
13.4 Régulation de la température de l’eau chaude sanitaire (ECS)
Un système de régulation régule la température de l’eau
chaude sanitaire, indépendamment du chauffage. De
nombreuses régulations réchauffent par exemple de temps
à autre l’eau jusqu’à 80 °C, pour éviter l’apparition de la
légionellose.
Junkers
Il faut monter un clapet antiretour dans la conduite de retour.
En cas de panne de l’installation, ce clapet retiendra l’eau
sanitaire, afin que le fonctionnement du thermosiphon ne
réchauffe pas l’eau de chauffage.
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13. PRODUCTION D’EAU CHAUDE PAR
UNE CHAUDIÈRE DE CHAUFFAGE CENTRAL
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
13.5 Légionellose
13.5.1
Généralités
La bactérie Legionella pneumophila provoque la maladie du
légionnaire ou légionellose. Vous pouvez être infecté après
l’inhalation de gouttelettes d’eau contaminées, finement
nébulisées (aérosols).
La bactérie de la légionellose est plus dangereuse
qu’initialement envisagé. Elle peut notamment entraîner une
pneumonie à Légionelle, une forme grave d’inflammation
des poumons. Dans le pire des cas, vous pouvez en mourir.
Les principaux foyers de contamination sont les douches,
les bains à bulles, les tours de refroidissement, les systèmes
d’humidification et de climatisation.
13.5.2
Facteurs de prolifération
Un dépôt visqueux composé de micro-organismes, dont des
amibes (biofilm) se forment sur les parois internes de toutes
les installations d’eau chaude. C’est le terreau idéal pour la
bactérie de la légionellose.
Une température agréable, de l’eau stagnante, des dépôts
de rouille, de la boue : tous ces éléments favorisent la
prolifération de la bactérie.
13.5.3
Mesures de précaution
Si vous découvrez une concentration trop élevée de
légionellose dans une installation, vous devrez, le plus
rapidement possible, la désinfecter en profondeur.
Nous connaissons deux types de désinfection :
• thermique : rinçage abondant de l’installation à l’eau très
chaude ;
• chimique : circulation pendant un temps suffisamment
long de fortes concentrations de produits bactéricides
(biocides) dans l’installation.
53
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14. CONDUIT DE RACCORDEMENT ET CONDUIT
D’ÉVACUATION DES PRODUITS DE COMBUSTION
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
14. CONDUIT DE RACCORDEMENT ET
CONDUIT D’ÉVACUATION DES
PRODUITS DE COMBUSTION
14.1 Généralités
La norme NBN B61-002 stipule les exigences techniques et de sécurité relatives aux conduits de raccordement
et d’évacuation des produits de la combustion. Elle vaut tant pour les combustibles gazeux que pour les
combustibles fossiles, solides et liquides.
14.2 Conduit de raccordement
Ce tube raccorde l’extrémité du manchon de sortie ou le
coupe-tirage antirefouleur de l’appareil à combustion au
conduit d’évacuation.
Gustaaf Flamant
14.3 Conduit d’évacuation
Ce tube ou ce conduit évacue les produits de la combustion à l’extérieur du bâtiment. Il peut être incorporé
dans la construction ou être indépendant, à l’intérieur ou à l’extérieur du bâtiment.
14.4 Exigences relatives aux conduits de raccordement et d’évacuation
Les conduits de raccordement et d’évacuation doivent répondre aux exigences suivantes :
• sécurité incendie – feu de cheminée ;
• choix du matériau ;
• acheminement de l’eau (condensats) ;
• résistance à la température ;
• résistance à la pression ;
• résistance à la corrosion.
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
14. CONDUIT DE RACCORDEMENT ET CONDUIT
D’ÉVACUATION DES PRODUITS DE COMBUSTION
14.5 Tableau
Spécification du matériau
Type de générateur de chaleur
Dispositifs en métal
Type de
matériau
suivant EN
1856-1
EN AW10
11
13
Gaz
4047A
EN AW1200A
EN AW6060
Gaz Fioul léger - Combustible
Fioul léger
condensation
condensation
solide
admis
admis
interdit
interdit
interdit
admis
admis
interdit
interdit
interdit
admis
admis
interdit
interdit
interdit
20
1.4301
304
admis
interdit
interdit
interdit
interdit
30
1.4307
304L
admis
admis
interdit
interdit
interdit
40
1.4401
316
admis
admis
admis
interdit
interdit
50
1.4404
1.4571
316L
316Ti
admis
admis
admis
admis
admis (2)
60
1.4432
316L *
admis
admis
admis
admis
admis (2)
70
1.4539
904L
admis
admis
admis
admis
admis (2)
Béton (5)
admis (2)
interdit (1)
admis (2)
interdit (3)
admis (2)
Terre cuite (6)
admis (2)
interdit (1)
admis (2)
interdit (3)
admis (2)
Matière synthétique (4)
interdit
admis (4)
interdit
admis (4)
interdit
Dispositifs en d’autres matériaux
(1) sauf si le système peut démontrer qu’il a été répertorié dans la classe de résistance aux condensats W et
la classe de résistance à la corrosion 1
(2) pour autant qu’un calcul sur la base de la norme NBN EN 13384-1 démontre qu’il ne peut se produire de condensations
(4) Les dispositifs d’évacuation en matière synthétique peuvent uniquement être admis lorsqu’il a été satisfait
aux exigences de §7.1.2.2.3
(5) Les dispositifs d’évacuation en béton doivent satisfaire aux normes NBN EN 1857; NBN EN 1858; NBN EN 12446 et
prEN 13359
(6) Les dispositifs d’évacuation en terre cuite doivent satisfaire aux normes NBN EN 1457; NBN EN 1806; prEN 13063-1/-2;
prEN13069
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15. AÉRATION ET VENTILATION DU LOCAL DE MONTAGE,
DU LOCAL TECHNIQUE ET DE LA CHAUFFERIE
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
15. AÉRATION ET VENTILATION DU LOCAL
DE MONTAGE, DU LOCAL TECHNIQUE
ET DE LA CHAUFFERIE
Les endroits où sont installées les chaudières de chauffage central doivent être ventilés. La chaleur de la
chaudière et des conduites doit être évacuée.
Ventilation mécanique ou naturelle ? Cela ne fait guère de différence, aussi longtemps que les appareils
disposent de suffisamment d’air comburant pour fonctionner. Si la ventilation mécanique peut influencer les
appareils à combustion ouverte, il conviendra de prendre des mesures de précaution supplémentaires.
ZONE 1
ZONE 2
ZONE 3
Thomas De Jongh
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58
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16. RACCORDEMENT COMBUSTIBLE - FIOUL
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
16. RACCORDEMENT COMBUSTIBLE - FIOUL
16.1 Système monotubulaire
Dans une installation monotubulaire, le débit maximal de fioul par heure est égal au débit maximal du gicleur.
Vous pouvez l’utiliser pour des installations où le fioul s’écoule de lui-même de la cuve vers la pompe. La cuve
est positionnée au-dessus de la pompe : vous n’avez besoin que d’une conduite d’aspiration et pas d’une
conduite de retour.
16.2 Système à deux tuyaux
Dans une installation à deux tuyaux, le débit maximal de fioul par heure est égal au débit total du gicleur. Si le
gicleur ne fonctionne pas correctement, il retournera dans la cuve.
Ce système peut être utilisé lorsque la cuve se trouve plus bas que le brûleur. Un clapet antiretour monté sur la
conduite d’aspiration empêchera le fioul de refluer vers la cuve en cas d’arrêt du brûleur. Il sera monté le plus
près possible de la cuve et devra toujours rester accessible pour les entretiens ou pour les réparations.
Cedicol
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VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
16. RACCORDEMENT COMBUSTIBLE - FIOUL
16.3 Accessoires
16.3.1
Vanne anti-siphon
Elle est placée dans la conduite d’aspiration des installations
au fioul. Le niveau de remplissage maximal se trouve dans ce
cas au-dessus du point le plus bas de cette conduite.
En cas de fuite dans la conduite raccordée à la cuve, la
membrane faisant effet de vanne anti-siphon empêchera la
cuve de se vider.
16.3.2
Soupape d’aspiration
Un tube d’écartement maintient le clapet antiretour vertical
à une certaine distance du fond de la cuve. Ce système
empêche l’aspiration des dépôt dans la cuve. La soupape
empêche également la conduite d’aspiration du brûleur
de se vider après un arrêt prolongée et facilite ainsi le
redémarrage du brûleur.
16.3.3
Filtre à mazout
Un filtre à mazout est monté sur chaque conduite
d’aspiration pour fioul afin d’empêcher les impuretés de
pénétrer dans le brûleur.
L’élément de filtration diffère d’un modèle à l’autre. Chaque
type a ses avantages et ses inconvénients : choisisse-le donc
attentivement.
Watts
Les éléments filtrants peuvent se composer
• de bronze fritté ;
• de tamis en nickel ;
• de feutre ;
• de plastique.
La finesse de l’élément filtrant varie entre
50 et 150 µm.
60
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16. RACCORDEMENT COMBUSTIBLE - FIOUL
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
16.3 Accessoires
16.3.4
Filtre à mazout avec désaérateur
(nom commercial : Tigerloop)
Le filtre à mazout avec désaérateur se compose uniquement
d’une conduite d’aspiration entre la cuve et le désaérateur.
Une amenée et un retour sont raccordés entre la pompe du
brûleur à fioul et le désaérateur.
La purge est assurée par un système de flotteur qui est la
plupart du temps dans un boîtier en plastique transparent, ce
qui permet d’en contrôler le bon fonctionnement.
Watts
16.3.5
Pompe d’alimentation
Les systèmes à conduite circulaire fonctionnent avec des
pompes d’alimentation. Plusieurs brûleurs peuvent être
raccordés à cette conduite circulaire.
Les diamètres des conduites et le débit de la pompe
sont déterminés par la somme des puissances de brûleur
demandées, multipliées par un facteur 1,8 à 2 à titre de
sécurité. La vitesse d’écoulement dans la conduite sera de 0,2
- 0,5 m/sec, selon le type de fioul et la taille de l’installation.
Gustaaf Flamant
16.3.6
Cuve journalière
Lorsque la distance et/ou la différence de hauteur entre la
cuve à mazout et le brûleur sont trop grandes, une cuve
journalière sera utilisée. Elle fournira le combustible de la
journée et devra être systématiquement remplie.
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62
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17. RACCORDEMENT COMBUSTIBLE - GAZ
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
17. RACCORDEMENT COMBUSTIBLE - GAZ
17.1 Gaz naturel
17.1.1
Stockage
Pour faire face à des grandes variations de consommation et de transport, il est nécessaire de disposer d’une
capacité de stockage relativement importante. Trois possibilités peuvent être à l’heure actuelle utilisées en
Belgique :
• Zeebrugge et Dudzele: sous forme liquide (cuves) ;
• Loenhout: sous forme gazeuse (nappes aquifères profondes) ;
• Anderlues et Péronnes: sous forme gazeuse (dans des mines de charbon désaffectées).
17.1.2
Distribution
Pour recueillir et transporter le gaz naturel, la Belgique dispose d’une vaste infrastructure. Une partie importante
du gaz naturel qui arrive dans notre pays est destiné aux pays voisins : France, Grand-Duché de Luxembourg et
Allemagne.
Lorsque le gaz naturel s’écoule dans les gazoducs, le frottement contre leur paroi interne abaisse
progressivement sa pression. Plus la distance à parcourir par le gaz est longue, plus la perte de charge sera
importante. Pour pouvoir le transporter et le distribuer, le gaz part dès lors à une pression relativement élevée. Il
sera en définitive livré – par le réseau approprié – chez chaque consommateur à la pression appropriée.
ROYAUMEUNI
NORVÈGE
PAYS-BAS
PAYS-BAS
SOURCES
DE GNL
NORVÈGE
ALLEMAGNE
RUSSIE
ALLEMAGNE
FRANCE
ESPAGNE
ITALIE
G.D. DE
LUXEMBOURG
G.D. DE
LUXEMBOURG
3800 km de canalisations
Gaz naturel à haut
pouvoir calorifique
Gaz naturel à bas
pouvoir calorifique
Terminal GNL
Station de compression
Stockage
Station de comptage frontière
Station de mélange
KVBG
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
17. RACCORDEMENT COMBUSTIBLE - GAZ
17.1 Gaz naturel
Les réseaux sont subdivisés suivant la pression maximale de service (PMS - en anglais MOP = maximum
operating pressure) :
Réseau haute pression
Les réseaux de transport haute pression fonctionnent à des pressions de service supérieures à 15 bars.
Réseau moyenne pression
Les installations des sociétés de distribution de gaz naturel au public comportent des stations de réception,
de comptage et de détente. Elles sont approvisionnées à une pression maximale de 15 bars. Elles ajoutent
une odeur de détection au gaz et le transportent vers les cabines de distribution ou les cabines des clients
industriels. Le gaz est ensuite progressivement ‘détendu’ pour atteindre les différents niveaux de pression
variant de 15 bars à 5 bars, selon les distances à franchir et les quantité à fournir. Si la pression oscille entre 100
mbars et 15 bars, nous parlons dans ce cas de moyenne pression.
Réseau basse pression
Le gaz est à faible pression des ‘cabines de quartier’ : 100 mbars ou 20/25 mbars. Les conduites du réseau basse
pression acheminent le gaz naturel jusque chez les clients (ménages, artisans, PME) par l’intermédiaire des
branchements et des compteurs de gaz. Il forme un maillage qui doit éviter les fluctuations de pression et
garantir la sécurité d’approvisionnement.
Lorsque le gaz parvient chez le client ménager, sa pression doit être de 20 ou 25 mbars, car il s’agit de la
pression de service des appareils consommateurs en Belgique.
Si le gaz naturel provient de Slochteren, la pression devra être de 25 mbars. S’il provient de la Mer du Nord,
d’Algérie ou du Qatar, nous n’aurons besoin que de 20 mbars.
Si la pression du gaz dans la cabine de quartier est encore de 100 mbars, la société de distribution devra placer
un régulateur de pression en aval du compteur, qui réduira la pression à 20 ou 25 mbars.
64
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17. RACCORDEMENT COMBUSTIBLE - GAZ
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
17.2 Gaz de pétrole liquéfiés (GPL)
17.2.1
Stockage
Le GPL est stocké dans des cuves aériennes ou souterraines de divers formats :
• cuves aériennes : capacité de 500 à 4800 litres ;
• souterraines : capacité de 1600 à 3000 litres.
L’installation et le stockage de cuves nécessitent le respect de certaines conditions et distances de sécurité, qui
varient en fonction de la Région et du contenu total des bonbonnes ou du type de cuve.
Thomas De Jongh
1) capot de protection
2) soupape de sécurité externe
3) robinet de service, jauge max. 85%
4) jauge
5) bouche de remplissage
6) détendeur à un étage
7) (check-lock) prise en phase liquide
8) mise à la terre
9) porte-valve
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
17. RACCORDEMENT COMBUSTIBLE - GAZ
17.2 Gaz de pétrole liquéfiés (GPL)
17.2.2
Distribution
Les appareils à fonctionnement discontinu et de puissance
limitée peuvent être raccordés au moyen d’un tuyau
flexible agréé gaz d’une longueur maximale de 2 mètres. Le
raccordement des appareils fixes doit s’effectuer au moyen
d’une conduite métallique (cuivre, acier).
Thomas De Jongh
Les installations qui comprennent deux appareils ou plus
doivent toujours être équipées d’une double détente. Un
premier détendeur (prédétendeur) est placé à la sortie du
récipient ; il permet de réduire la pression du gaz de 7 bars
à 1,5 bar. Le deuxième détendeur est placé juste avant les
appareils consommateurs et réduit la pression de 1,5 bar
à 37, 40 ou 50 mbars, selon la plaquette signalétique de
l’appareil.
La conduite d’alimentation est en métal (cuivre, acier). Les
appareils consommateurs mobiles peuvent être raccordés au
moyen d’un tuyau flexible agréé d’une longueur maximale
de 0,50 m.
Thomas De Jongh
Un robinet d’arrêt individuel facilement accessible sera placé
devant chaque appareil raccordé.
Pour un usage artisanal, une pression maximale de 3 bars est
parfois autorisée. Un pressostat sera parfois nécessaire.
66
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18. RACCORDEMENTS HYDRAULIQUES
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
18. RACCORDEMENTS HYDRAULIQUES
Schéma 1 : chaudière murale au gaz avec ballon de stockage, raccordés
par une boucle de Tichelman
Thomas De Jongh
Schéma 2 : disposition en cascade avec préparation d’eau chaude,
circuit de radiateurs et chauffage par le sol
Thomas De Jongh
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
18. RACCORDEMENTS HYDRAULIQUES
Chauffage par radiateur
• Applications à +/- la même température
• Pas de débit minimum nécessaire
• ...
Thomas De Jongh
Chauffage par radiateur + par le sol
• Applications à différentes températures
• Pas de débit minimum nécessaire
• ...
Thomas De Jongh
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18. RACCORDEMENTS HYDRAULIQUES
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
Chauffage par radiateur
• Applications à +/- la même température
• Débit minimum nécessaire
• ...
Thomas De Jongh
Chauffage par radiateur
• Applications à +/- la même température
• Débit minimum nécessaire
• ...
Thomas De Jongh
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
18. RACCORDEMENTS HYDRAULIQUES
Chauffage par radiateur
• Applications à +/- la même température
• Débit nominal nécessaire
• ...
Thomas De Jongh
Chauffage par radiateur
• Applications à différentes températures
• Radiateurs + air chaud
• Pas de débit minimum nécessaire
Thomas De Jongh
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18. RACCORDEMENTS HYDRAULIQUES
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
Chauffage par radiateur
• Applications à différentes températures
• Radiateurs + préparation ECS+ chauffage par le sol
• Pas de débit minimum nécessaire
Thomas De Jongh
Chauffage par radiateur
• Applications à différentes températures
• Radiateurs + préparation ECS avec préchauffage de l’eau
• Débit minimum ou nominal nécessaire
•
Thomas De Jongh
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VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
18. RACCORDEMENTS HYDRAULIQUES
Chauffage de piscine
Thomas De Jongh
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19. AUTRES SOURCES D’ÉNERGIE
MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
19. AUTRES SOURCES D’ÉNERGIE
19.1 Cogénération
Une installation de cogénération produit en même temps de
l’électricité et de la chaleur. Pour améliorer le rendement de la
centrale, elle utilise aussi la chaleur qui, à défaut, serait perdue.
Si vous souhaitez utiliser la cogénération dans un bâtiment,
une étude de rendement vous en précisera la faisabilité.
Viessman
Une installation de cogénération se compose d’un moteur
à combustion qui entraîne un générateur électrique. Elle
consomme du combustible et produit de l’électricité
(générateur) et de la chaleur (eau de refroidissement).
Au départ de 100 unités de combustible, elle produit 35
unités d’électricité et 50 unités de chaleur.
Pour produire les mêmes quantités d’énergie utile de manière
‘classique’ (électricité dans une centrale et chaleur dans
une chaudière), 120 unités d’énergie seraient nécessaires.
La cogénération permet dès lors de réaliser une économie
d’énergie de 20 %.
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MODULE 3: PRODUCTION DE CHALEUR
VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
19. AUTRES SOURCES D’ÉNERGIE
19.2 Pompe à chaleur
Vaillant
L’atmosphère, le sol, le sous-sol, les cours d’eau, etc. renferment tous une certaine quantité de chaleur. Si nous
pouvons en extraire la chaleur, nous pourrions utiliser l’énergie ainsi libérée. Cette chaleur se trouve cependant
à une température trop basse. La pompe à chaleur porte dès lors cette quantité de chaleur à une température
supérieure, que nous pouvons utiliser directement pour le chauffage.
Si l’on veut transvaser un liquide d’un réservoir inférieur vers un réservoir situé plus en hauteur, nous aurons
besoin d’une pompe entraînée par un moteur.
Une pompe à chaleur fonctionne selon un principe analogue. Elle porte de l’eau ayant une température
inférieure à une température supérieure. Dans ce cas également, un moteur (la plupart du temps électrique)
entraîne la pompe.
Lorsqu’un liquide s’évapore, il absorbe de la chaleur qu’il prélève dans son environnement. C’est pourquoi
vous avez froid lorsque vous sortez de votre bain. A l’inverse, le gaz qui se condense libère de la chaleur. La
température du gaz augmente également lorsque vous le comprimez. Le transfert de chaleur est donc une
espèce de cycle. Le système de la pompe à chaleur repose sur l’utilisation d’un liquide de refroidissement qui
change de situation.
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19. AUTRES SOURCES D’ÉNERGIE
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19.3 Piles à combustible
Vaillant
Une pile à combustible transforme l’oxygène et l’hydrogène
en électricité et en chaleur. Le principe est basé sur
l’électrolyse inverse. L’énergie est dès lors produite sans
combustion. Et pratiquement sans bruit, car aucun élément
rotatif n’apparaît dans le processus.
Le rendement des piles à combustible est d’environ 80 à
85%. Leur coût est cependant dix fois supérieur à celui d’un
moteur à combustion de même puissance.
Vaillant
La pile à combustible contient une anode et une cathode
séparées par une membrane (électrolyte). Les électrons
quittent l’hydrogène sur l’anode sous l’effet d’un catalyseur
de platine. Ils produisent le courant électrique pour le circuit
externe. Les ions d’hydrogène traversent la membrane. Ils
se dirigent vers la cathode et produisent de la chaleur et de
l’eau par réaction avec l’oxygène de l’air. La tension électrique
produite est du courant continu (CC ou DC = direct current
en anglais).
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VOLUME 1  CHAUDIÈRES DE CHAUFFAGE
19. AUTRES SOURCES D’ÉNERGIE
19.4 Energie solaire
Les chauffe-eau solaires sont disponibles en toutes sortes
de formes et de dimensions. Chaque type d’installation
peut disposer d’un chauffe-eau solaire approprié. Ce
système est adapté aux petits ou gros consommateurs
d’eau chaude, aux petites ou grandes maisons et peut être
combiné avec le chauffage de locaux ou uniquement l’eau
chaude sanitaire, …
Thomas De Jongh
Pour le choix d’un chauffe-eau solaire, c’est principalement
le mode de fonctionnement qui est primordial. En fonction
de cela, vous devrez disposer différemment les éléments du
système (ballon de stockage, collecteur). Nous distinguons
quatre types de chauffe-eau solaire qui diffèrent en termes
de confort d’utilisation et de système de postchauffage.
19.5 Energie renouvelable
19.5.1
Généralités
La majeure partie de notre énergie provient des combustibles fossiles et nucléaires. Les réserves en
combustibles fossiles s’épuisent inexorablement et le stockage des déchets nucléaires pose toujours problème,
sans parler des immenses quantités de CO2 que nous rejetons dans l’atmosphère.
Les énergies renouvelables sont une alternative intéressante, car elles ne s’épuiseront pas et ne pollueront pas
l’atmosphère.
19.5.2
Qu’est-ce qu’une énergie renouvelable?
L’énergie renouvelable est obtenue au départ de sources renouvelables. Une source est renouvelable lorsque
nous pouvons l’utiliser sans en limiter l’usage ultérieur. Ainsi, les moulins à vent récupèrent-ils l’énergie éolienne
et les centrales hydrauliques, la force de l’eau, sans que cette source d’énergie ne s’épuise ni ne détériore
l’environnement.
D’autres exemples encore ? L’architecture bioclimatique, les panneaux thermiques et les piles photovoltaïques
puisent le maximum de l’énergie solaire. La biomasse, la méthanisation, la gazéification et les biocarburants
utilisent le bois et certains résidus organiques. La géothermie convertit la chaleur de la Terre, et certaines
turbines utilisent même l’énergie des vagues ou des marées.
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20. SCIENCES APPLIQUÉES
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20 SCIENCES APPLIQUÉES
20.1
Frittage
La technique du frittage consiste à chauffer un matériau poudreux à haute température pendant un bref laps
de temps. Les particules situées à la surface ramollissent et se soudent entre elles pour former un matériau
poreux. Exemples : les cokes, la poterie, le grès, certaines plaques métalliques. Ces dernières sont obtenues en
comprimant une fine poudre métallique jusqu’à ce qu’elle forme un tout cohérent puis en l’introduisant dans
un four pour la fritter. De tels matériaux frittés sont certes poreux, mais peuvent également être très solides, ce
qui s’avère pratique pour les brûleurs.
20.2
Fonte
La fonte est un alliage coulé de fer brut, carbone (2 à 4,5%), manganèse et silicium. Elle est préparée dans un
cubilot en présence de coke et de chaux. Un maximum de 0,8% de phosphore et 0,1% de soufre sont admis
dans la composition.
Chaque fabricant a sa propre ‘recette’. L’’élasticité de la fonte est déterminée à l’aide du poids et du pourcentage
de vieille fonte.
20.3
NOx
De l’azote (N2) est présent dans le combustible et dans l’air comburant. Au moment de la combustion, l’azote
se lie à l’oxygène (O2) pour former l’oxyde d’azote (NO). Rapidement, l’oxyde d’azote s’oxyde avec l’oxygène
pour former du dioxyde d’azote (NO2) - un gaz très toxique. Le NOx est le nom générique pour qualifier la
concentration en NO et en NO2.
20.4
CO
Lorsque la combustion n’est pas complète, du monoxyde de carbone apparaît : il s’agit d’un gaz incolore,
inodore et insipide, mais toxique. A trop forte concentration dans le sang, ce dernier ne capte plus l’oxygène et
vous pouvez en mourir.
20.5
CO2
Le dioxyde de carbone est également un gaz incolore et inodore, mais il n’est pas toxique. Les plantes transforment le
CO2 en O2 ; toutefois, les gaz de combustion des appareils de chauffage peuvent entraver ce processus.
20.6
Thermosiphon
Ce système utilise le principe selon lequel un fluide chaud monte, créant ainsi une circulation naturelle dans un
circuit de chauffage.
20.7
Bain-marie
Un système de bain-marie assure le réchauffement indirect d’un liquide ; il n’entre pas en contact direct avec
l’eau de la chambre de combustion de la chaudière.
20.8
Géothermie
La récupération de la chaleur (thermie) dans le sol (géo).
20.9
Point de rosée
Si nous refroidissons les produits de combustion au-dessous du point de rosée, la vapeur d’eau qu’ils
contiennent se condensera en un fluide et la chaleur absorbée pendant l’évaporation sera libérée.
La point de rosée du gaz naturel (58,6 °C) est supérieur à celui du fioul (47 °C). Cela signifie qu’en termes de
vapeur d’eau, les produits de combustion se condenseront plus rapidement avec le gaz naturel qu’avec le fioul.
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Fonds de Formation professionnelle de la Construction
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Tous droits de reproduction, de traduction et d’adaptation, sous quelque forme que ce soit, réservés pour tous les pays.
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MANUELS MODULAIRES
CHAUFFAGE CENTRAL
• Les manuels disponibles
• 1.1 Chauffage central: généralités et dessins techniques d’installations
• 1.2 Tuyaux: matériaux, façonnage, joints et fixations
• 2.1 Transport de chaleur: pose des canalisations
• 2.2 Transport de chaleur: principe, protection et entretien de l’installation
• 2.3 Emission thermique: corps de chauffe et accessoires
• 3.1 Production de chaleur: chaudières de chauffage
• 3.2 Production de chaleur: accessoires d’installation et instructions de montage
Fonds de Formation professionnelle de la Construction
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