Dans la plupart des bâtiments on retrouve un système de chauffage central qui va produire de la chaleur et qui va le distribuer dans tout le bâtiment.
Chaudière au mazout
Principe de la chaudière au mazout :
- la chaudière doit être reliée à une cuve au mazout (attention aux réglementations sur les cuves) et a un filtre.
- Si la chaudière a un rendement de 90%, 90% de la quantité d’énergie produite par la chaudière arrivera dans les radiateurs. C’est le premier rendement, le rendement de combustion.
- L’eau chaude va alimenter les différents radiateurs, la elle va céder sa chaleur et sortir du radiateur a une température plus basse qui retourne à la chaudière. C’est un circuit fermé.
- Sur le système de chauffage centrale on a un ballon, le vase d’expansion, qui permet d’emmagasiner la surpression. L’eau chaude est plus volumineuse que l’eau froide, le vase d’expansion permet d’absorber cette variation de volume (via un ballon en caoutchouc dans le vase d’expansion).
- Pour que l’eau puisse circule il y a un circulateur. Il va consommer de l’électricité pour pousser l’eau dans le système. Attention un circulateur ce n’est pas une pompe.
- On a un système de régulation sur notre chaudière qui est relié à un thermostat. Une chaudière modulante a un bruleur qui va adapter la puissance en fonction des besoins.
- Certains types de chaudières ont besoin d’une sonde extérieure qui va renseigner la température à l’extérieure pour le bon fonctionnement. La sonde doit être placée idéalement au nord.
- On doit placer sur les radiateurs des vannes thermostatiques
Les jours du mazout sont normalement comptés mais ça pose des problèmes pour les habitations non alimentées par du gaz. Certains pays autorisent maintenant le remplacement du mazout par les biodiésel (ça demande des changements de tuyaux, de cuves et il est moins stable dans le temps).
A l’air libre le mazout ne brule pas. Cela se passe dans un bruleur, d’abord ll faut pulvériser le mazout avec un gicleur.
Vanne thermostatique
Une vanne thermostatique est un dispositif installé sur un radiateur qui permet de régler automatiquement la température d’une pièce. Elle contient une sonde qui se dilate ou se contracte selon la chaleur ambiante, ouvrant ou fermant l’arrivée d’eau chaude dans le radiateur. Cela permet de maintenir une température stable tout en réduisant la consommation d’énergie.
La vanne thermostatique doit être placée sur 3 et ne pas y toucher. Si j’arrive dans une pièce froide et que je met sur 5 est ce que ça va chauffer plus vite? Ça ne chauffera pas plus vite, en le mettant sur 5 il va laisser passer l’eau jusqu’à 25°C. Mais donc on arrivera à la même vitesse à 20°C.
Il existe aussi des vannes programmables. On peut ainsi les programmes pour chauffer seulement aux heures de prédilections.
Chaudière au gaz
Chaudières à gaz :
- elle utilisent du CH4 (incolore et inodore), on y ajoute un additif pour qu’il aie une odeur. On va bruler le méthane pour produire du CO2 et de l’H20. La quantité de chaleur est appelée PCI (Pouvoir Calorifique Inférieur).
- Par un procédé on peut transformer l’eau de l’état gazeux à l’état liquide on dégage une nouvelle quantité de chaleur. On peut ainsi calculer le PCS (Pouvoir Calorifique Supérieur) qui est le PCI plus cette nouvelle chaleur
Chaudière à condensation
Une chaudière à condensation est une chaudière, généralement au gaz ou au fioul, qui récupère la chaleur contenue dans les fumées de combustion. Elle refroidit ces fumées jusqu’à condenser la vapeur d’eau qu’elles contiennent, ce qui libère de la chaleur supplémentaire pour chauffer l’eau du circuit. Cela améliore fortement le rendement et réduit la consommation d’énergie par rapport à une chaudière classique.
Sur certaines chaudières à gaz, notamment les chaudières à condensation, on annonce des rendements supérieurs à 100 % parce que le calcul est basé sur le pouvoir calorifique inférieur (PCI) du gaz, qui ne tient pas compte de la chaleur contenue dans la vapeur d’eau des fumées.
Une chaudière classique laisse cette vapeur s’échapper, tandis qu’une chaudière à condensation récupère aussi cette chaleur en condensant la vapeur, ce qui ajoute de l’énergie utile par rapport au PCI de référence.
En réalité, le rendement ne dépasse jamais 100 % du pouvoir calorifique supérieur (PCS) : le “plus de 100 %” vient donc uniquement de la méthode de calcul, pas d’une création d’énergie.
Une chaudière a condensation ne peut pas tout le temps condenser. Pour condenser on va utiliser l’eau du retour chaudière et donc il faut que l’eau reviennent à une température suffisamment basse (50°C max). Autrement dit, il ne faut pas au départ envoyer de l’eau trop chaude. Il y a une carte électronique dans la chaudière qui a besoin de la sonde extérieure pour bien calculer à quelle température envoyer l’eau de base. Si il fait plus chaud à l’extérieur et que la chaudière ne s’adapte pas elle va envoyer de l’eau trop chaude et cette eau ne refroidira pas assez au retour. Du coup le système de condensation ne fonctionnera pas et on perdra des rendements. Avec un chauffage par le sol, la température est de maximum à 30°C et donc on évite ces problèmes. Ce problème est encore plus important dans les chaudières au mazout à condensation.
En plus de ça il faut évacuer les condensats. La chaudière doit être raccordée à l’égout. Cette eau ne peut pas être utilisée car elle est très acide. Les condensats sont très importants, 1L de mazout va produire 0,9 kg/L d’eau lors de la combustion.
Entretien et contrôle
Le contrôle est obligatoire par un technicien agréé (tout les ans pour le mazout et tout les 3 ans pour le gaz), l’entretien ne l’est pas. Lors du contrôle il doit y avoir une mesure des émissions et contrôle de l’emplacement du chauffage (aération du local et cheminée). Le contrôleur doit également mesurer le rendement de combustion de la chaudière (η).
Rendements
Le rendement global du système de chauffage c’est le produit de plusieurs rendements. Une perte de 1% sur le rendement c’est 1% de consommation en plus donc très important.
ηglobal = ηproduction x ηdistribution x ηémission x ηrégulation
ηproduction : ce sont les pertes sur la chaudière (perte lors de la combustion (ηcombustion) et perte dans la chaufferie (qA)). Pour mesurer les rendements de combustion le chauffagiste va mesurer différentes choses comme la température des fumées, le pourcentage de CO2, la température ambiante de la chaufferie.
Au niveau du responsable PEB (donc pour du neuf), le rendement qui sera a rentrer c’est le rendement 30% de charge (ou rendement saisonnier). Une chaudière bien dimensionnée devrait fonctionner 1800h sur la saison de chauffe (5800h), soit 30%. Le rendement à 30% de charge est indiquée dans les données constructeurs, cette information est à donner pour le responsable PEB.
La plupart de chaudières modernes sont modulantes et vont permettre d’améliorer le rendement saisonnier.
ηdistribution : une fois qu’on a produit, le second rendement se fait dans le trajet entre la chaudière et le radiateur. Tant qu”on est dans le volume protégé, les déperditions de chaleurs ne sont pas impactante. Par contre si la chaudière n’est pas dans le volume protégé il y aura des pertes dans la distributions qui sont fonction du diamètre du tuyau, de la longueur et de la température des fluide.
Isoler une conduite diminue les pertes de 90%. Un tuyau de 1m en acier non isolé de 1 pouce avec de l’eau à 70°C c’est 60W de perte. Les manchons pour isoler sont rentables en à peine 6 mois.
ηémission : Un fois la chaleur arrivée au radiateur il y a également des rendements lors de l’émission. La chaleur peut être émise par convection ou rayonnement.
| Convection | Rayonnement | |
| Convecteurs | 92-96% | 4-8% |
| Radiateurs | 70% | 30% |
| Plancher chauffant | 20-30% | 70-80% |
Un convecteur chauffe principalement l’air : l’air froid entre par le bas, est chauffé par une résistance, puis ressort par le haut en créant un mouvement de convection.
Un radiateur, lui, diffuse la chaleur à la fois par convection et par rayonnement, ce qui chauffe aussi les objets et les parois de la pièce.
Le convecteur monte rapidement en température mais procure une chaleur moins homogène et plus sèche.
Le radiateur offre généralement une chaleur plus douce et plus stable.
En résumé, le convecteur privilégie la rapidité, tandis que le radiateur privilégie le confort thermique.
ηrégulation : voir système de régulation