Elle assure une partie du financement par un prêt à taux zéro à long terme consenti à la copropriété par l'intermédiaire du sy

Le rendement de la combustion

Les chaufferies des immeubles équipés d’un chauffage collectif par chaudières fioul lorsqu'elles sont rénovés vers le gaz naturel comprennent le plus souvent deux voire un nombre plus important de chaudières à condensation de même puissance. Cette disposition assure la pérennité du chauffage en cas d’incident sur une des chaudières et permet de fournir le besoin en cas d’hiver exceptionnellement froid avec un fonctionnement des chaudières en cascade.

Les 4 facteurs principaux qui améliorent le rendement de la génération thermique sont

- Les variateurs de débit sur l’air de combustion et sur le combustible (gaz ou fioul),

- Une basse température sur les gaz brûlés

- La condensation de l’eau contenue dans ces gaz rendue possible par la basse température

- Le préchauffage de l'air de combustion

Fournir le besoin pas plus

Le besoin en puissance pour assurer une température constante dans le logement varie selon la saison comme l’indique la courbe monotone ci-dessous. Cette puissance est en effet proportionnelle à la différence entre la température extérieure et la température de confort à l’intérieur du logement. Le cycle tout ou rien des chaudières anciennes génération particulièrement lorsqu‘elles sont surdimensionnées entraîne des temps de fonctionnement très court avec des temps d’arrêt trop importants particulièrement en mi-saison entraînant une surconsommation inutile. La combustion est moins bonne, les rejets d’imbrûlés augmentent et le rendement diminue. Les deux figures ci-dessous permettent d’évaluer les pertes de puissance avec ces anciennes chaudières. L’ademe attire l’attention sur les pertes d’énergie inutiles qui résulte du surdimensionnement de la génération.

L’implantation d’un variateur de vitesse permettant de contrôler le débit d’air de combustion à l’entrée du brûleur ainsi que le débit de gaz naturel présente l’avantage fournir un fonctionnement en continu de la chaudière avec une plage importante allant de 20 à 100% de la puissance de chauffe maximum. Il est ainsi possible de mieux satisfaire le besoin thermique variant suivant la saison. Le rendement est grandement amélioré par rapport au fonctionnement tout ou rien d’un brûleur. Comme l’indique les figures ci-dessous

Fonctionnement en tout ou rien selon le taux de charge

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Rendement d’une chaudière ancienne génération fonctionnant en tout ou rien (D’où l’intérêt des radiateurs basse température)

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Les pertes d’énergie correspondantes pendant une année (en gris)

Les surfaces étant proportionnelle à l’énergie, on peut estimer une perte de rendement globale annuelle voisine de 25 à 30%

Le brûleur d’une chaudière moderne

Figure montrant le variateur de vitesse sur l’arrivée d’air de combustion et de gaz naturel d’un brûleur de chaudière moderne (Courtesy De Dietrich)

La possibilité de moduler la puissance en faisant varier les débits d’air et de gaz permet d’obtenir un fonctionnement à charge réduite avec une perte de rendement beaucoup plus faible par rapport au fonctionnement tout ou rien d’un brûleur

Le condensat

Figure montrant la tuyauterie de récupération des eaux du condensat variateur de vitesse. L'autorisation est donnée de rejeter le condensat dans les eaux usées mais seulement après traitement. Le non-respect de la réglementation à ce sujet peut entraîner deux ans d'emprisonnement et 75 000 € d'amende. Le condensat est en effet acide pour la raison que le gaz carbonique CO₂ soluble dans l'eau H₂O, forme un acide carbonique CH₂O₃très acide ayant un pH voisin de quatre dans le cas de la condensation avec le gaz alors que le rejet doit avoir un pH supérieur à 6,5. Le passage du condensat acide dans du charbon actif élimine tout d'abord les traces éventuelles de combustible dans le cas du fioul. On le fait ensuite traverser un lit de graviers calcaires ce qui suffit à ‘’neutraliser’’ l'acidité avant le rejet. A noter que le condensat non traité attaque les métaux. (cette attaque éventuelle ne concerne que la tuyauterie de couleur bleu). La fonte d'aluminium au silicium, le cuivre, et l'acier inoxydable sont les métaux qui résistent le mieux à cet acide. Les fournisseurs de chaudières travaillent en collaboration avec des sociétés assurant la fourniture des tuyauteries d’évacuation des gaz brûlés. Celles-ci sont prévues en inox pour les chaudières de forte puissance alors que pour l'individuel, ces tuyauteries sont parfois prévues en PVC. Ce sont ces mêmes sociétés qui traitent le condensat avant rejet.

Chaudière basse température :

Considérons une chaudière fonctionnant avec une température extérieure de 0°C et une température des gaz brûlés dans le conduit d’évacuation de 200°C valeur malheureusement encore trop courante avec les chaudières anciennes génération. Un chimiste a établi qu’il fallait 10 m³ d’air pour brûler correctement un litre de fioul domestique. Compte tenu de la densité de l'air sec (1 m3 correspond à sensiblement à une masse m d'air de 1,25 kg), de la chaleur spécifique de l’air sec (de 1 kJ/m3 et °C) et de l’équivalent thermique de un litre de fioul voisin de 10 kWh, la quantité de chaleur perdue par litre de fioul consommé est de W = 1,3 x 200 x 10 = 2600 kJ ou 0,72 kWh. Soit une perte de rendement voisine de 7%.

Avec une chaudière basse température évacuant ses gaz brulés à 30 °C au lieu de 200 l’amélioration du rendement est de l’ordre de 6%. Il est donc intéressant de récupérer la chaleur contenue dans les gaz brulés.

Une solution pour y parvenir est par exemple de faire fonctionner le conduit d’évacuation des gaz brulés comme un échangeur à contre-courant. L’air froid de combustion circulant dans l’anneau extérieur de deux tubes concentriques refroidi les gaz brulés à haute température circulant dans le tube central avant leur rejet dans l’atmosphère. L’air de combustion arrive plus chaud dans la chambre de combustion améliorant le rendement

Chaudière à condensation

*Humidité* *relative* %		Point de rosé selon température ambiante °C
	Ambiance °C	-7	4	16	27	38	49
	*90%*	-8	3	14	25	36	47
	*80%*	-9	1	12	23	34	43
	*70%*	-11	-1	10	20	31	41
	*60%*	-12	-3	7	18	28	38
	*50%*	-14	-5	4	15	25	34
	*40%*	-17	-8	2	11	21	31
	*30%*	-21	-11	-2	7	16	25

Les gaz brûlés contiennent de la vapeur d’eau. En observant le tableau ci-dessus on remarque qu’en abaissant la température des gaz brulés à des températures de 30 à 40°C, on peut condenser cette vapeur d’eau. La chaleur latente de condensation de l’eau, voisine de 2250 kJ par kg d’eau condensé peut ainsi être récupérée. Cette chaleur est loin d’être négligeable. Pour un litre d’eau condensée par litre de fioul consommé, valeur souvent retenue par les sociétés assurant la fumisterie (Installation des tuyauteries d’évacuation des gaz brûlés et le traitement du condensat), c’est donc une énergie thermique de 0,6 kWh qui peut être récupérée soit nouvelle amélioration de 6% compte tenu de l’équivalent thermique de un litre de fioul voisin de 10 kWh. Le lecteur comprendra aussi l'utilité de ce tableau pour le phénomène de givrage des PAC air eau en relève (partie gauche du tableau) qui limite leur fonctionnement lorsque les températures extérieures sont trop basses

Conclusion

Une chaufferie moderne équipée de chaudière à condensation avec variateur de débit sur l’air de combustion peut voir son rendement global s’améliorer de 35 à 40% diminuant dans les mêmes proportions les frais d’exploitation de la chaufferie. Pour encourager l’utilisateur l’état accorde un crédit d’impôt symbolique pour la chaudière basse température avec une légère amélioration du crédit d'impôt pour la condensation. Paradoxalement il n’est pas fait mention dans les aides du contrôle des débits d’admission alors que c’est cette option qui est la plus intéressante en termes d’amélioration du rendement. Plutôt que de faire miroiter des aides telles que la CEE , de parler de prime à la casse plutôt qu’à la cuve, Les Lutins thermiques font observer qu'il serait probablement préférable d’interdire purement et simplement la vente de ces chaudières ancienne génération fonctionnant en tout ou rien. Un point négatif de la combustion seule est la génération de gaz à effet de serre et le fait qu'aucune énergie gratuite n'est prélevée dans l'environnement.

En conséquence, le coût des frais d'exploitation de la combustion même avec ces améliorations ci-dessus reste plus élevé qu'une chaufferie ENR.