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Description
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En raison de l'importance récemment accordée à
l'efficacité énergétique et à la réduction
des émissions, les installations de chauffage à haut rendement
sont devenues une option envisageable pour les installations neuves ou
à rénover grâce aux économies qu'elles
peuvent générer au cours de leur cycle de vie. En général,
les chaudières plus anciennes ont des rendements saisonniers inférieurs
à 75 p. 100 tandis que les plus récentes, à rendement
moyen, peuvent atteindre un rendement de 85 p. 100. Les chaudières
à condensation à haut rendement, semblables à celles
de la figure 1, peuvent atteindre des rendements saisonniers de 96 p.
100, engendrant des économies annuelles importantes de consommation,
même si les coûts initiaux peuvent être élevés.
The key difference between high- and mid-efficiency boilers is their ability
to condense water from combustion products in order to extract as much
heat as possible. However, under this type of corrosive operating condition,
condensing boilers must be built with more expensive materials, which
can almost double their cost.
La principale différence entre les chaudières à
rendement élevé et moyen est leur capacité respective
à condenser l'eau des produits de combustion afin de récupérer
autant de chaleur que possible. Toutefois, à cause des conditions
de fonctionnement corrosif qui les caractérisent, les chaudières
à condensation doivent être construites avec des matériaux
plus chers, ce qui peut pratiquement doubler leur prix.
Spécifications techniques
Dans les bâtiments existants, les installations de chauffage sont
en principe conçues pour des charges à température
élevée. Cela signifie que la capacité de chauffage
de chaque zone requiert une température d'eau élevée
et une chute de température minime entre la température
de l'eau d'alimentation et celle de l'eau de retour (généralement
de 10 °C à 12 °C). Par comparaison, les chaudières
à haut rendement fonctionnent selon un rendement maximal lorsque
les températures de l'eau de retour se situent entre 32 °C
et 60 °C (90 °F et 140 °F). Si ces conditions ne peuvent pas
être réunies, une chaudière à rendement modéré
peut se révéler plus pratique.
Lors du choix d'une chaudière à haut rendement, de
nombreux facteurs relatifs à la conception de l'ensemble du
système doivent être pris en considération, notamment :
Les chaudières à condensation requièrent
une température d'eau de retour basse pour fonctionner selon
un rendement maximal.
Les systèmes devraient être conçus de façon
à fournir des débits plus faibles; la tuyauterie, les pompes
et les robinets devraient donc être de dimensions inférieures
à celles utilisées dans les chaudières à rendement
moyen.
Les dimensions des serpentins et des radiateurs de chauffage
devraient permettre un débit plus élevé de transfert
de chaleur à des températures d'eau fournie plus basses.
Les chaudières à condensation peuvent fonctionner
à l'aide de tuyaux de fumée plus petits, même
si un acier inoxydable plus cher est requis pour les chaudières
de grande capacité. Les systèmes plus petits peuvent utiliser
un tuyau en PVC qui peut être directement branché aux parois
latérales.
Les chaudières à haut rendement conviennent particulièrement
pour les applications telles que les systèmes de fonte de neige
et le chauffage par rayonnement à partir du plancher, car en principe,
avec ce type de système, la chute de température est importante
et la température d'eau de retour est basse. En règle
générale, les systèmes de chauffage doivent pouvoir
fonctionner adéquatement à des températures d'eau
de retour de 57 °C (135 °F) pour obtenir un rendement supérieur
à 90 p. 100. Si vous effectuez une réfection de chaudière,
le système devrait être complètement évalué.
En effet, la plupart des systèmes existants ont été
conçus pour fonctionner à une température d'eau
de retour plus élevée (82 °C ou 180 °F) et peuvent
devoir être modifiés pour fonctionner à des températures
d'eau de retour plus basses. Voici les éléments à
considérer lors du choix d'une chaudière à condensation :
- fabrication en acier inoxydable de haute qualité pouvant fonctionner
dans l'environnement corrosif (pH bas) de gaz de combustion en
condensation;
- brûleur à air soufflé conçu pour réduire
au minimum les émissions d'oxydes d'azote (NOx);
- haute modulation du brûleur permettant un fonctionnement efficace
à faible charge;
- enveloppe isolante performante de la chaudière pour réduire
au minimum les pertes de chaleur dans la pièce.
Information sur l'énergie
Le rendement énergétique annuel des chaudières à
rendement moyen varie actuellement de 79 à 85 p. 100 tandis que
celui des chaudières à rendement élevé est
supérieur à 85 p. 100. Toutefois, en raison des gaz de combustion
qui se condensent dans les chaudières ayant un rendement de plus
de 86 p. 100, ces dernières doivent être conçues au
moyen de matériaux de qualité supérieure à
la moyenne pour résister aux bris. Non seulement les chaudières
à rendement élevé sont plus efficaces, mais elles
peuvent aussi permettre de réaliser des économies plus importantes
que les chaudières à rendement moyen; leurs pompes et leurs
ventilateurs consomment moins d'énergie et les coûts
relatifs aux vannes, aux raccords, à l'équipement de
ventilation et à l'installation de dispositifs antisismiques
dans les systèmes de ventilation existants sont plus bas.
Comparaison
Les chaudières à condensation sont des systèmes
à la fine pointe de la technologie dont les échangeurs de
chaleur sont équipés de régulateurs haut de gamme
et de matériaux de grande qualité, ce qui justifie leur
coût de fabrication élevé. Les deux fabricants de
chaudières à condensation mentionnés plus haut, Aerco
et Viessmann, déclarent que leurs produits peuvent atteindre un
rendement saisonnier de 95 p. 100. Le coût d'une chaudière
de 295 kW (1 000 MBtu/h) varie de 25 000 $ à 35 000 $, installation
non comprise. Le coût initial des chaudières à rendement
moyen est bien moins élevé (p. ex., de 10 000 $ à
20 000 $ pour une chaudière de 295 kW [1 000 MBtu/h]). Le tableau
1 donne un exemple des économies réalisées grâce
au choix d'un système à rendement élevé
au lieu d'un système à rendement moyen dans le cas
d'une installation de chauffage de 1 175 kW (4 000 MBtu/h).
Tableau 1 -Comparaison des coûts
et des économies
|
Cas de base |
Cas installé (min/max) |
Installation de chauffage |
2 chaudières à marche par tout ou rien à rendement
de 80 % |
4 chaudières à condensation à rendement de
88 % |
Coûts approximatifs
des chaudières
(sans l'installation) |
40,000 $ |
100,000 $ |
Consommation de gaz (GJ) |
4800 |
5550/5254 |
Économies par an à 9 $/GJ (tarifs de 2001) |
|
4,390 $ / 6,980 $ |
Période de récupération
simple |
|
13.7 ans / 8.6 ans |
Étude de cas
Le conseil municipal de Richmond, ville située au sud de Vancouver,
en Colombie-Britannique, souhaitait que le nouvel hôtel de ville
(dont la construction s'est terminée en mai 2000) reflète
ses idées en matière de conception durable et éconergétique
(voir figure 2). Grâce à un programme d'encouragement
offert par Ressources naturelles Canada, la ville a pu revoir ses critères
de conception initiaux et déterminer des stratégies d'économies
d'énergie, notamment l'installation de quatre chaudières
à condensation, modèle KC-1000 Aerco, pour chauffer l'immeuble
bas et la tour de bureaux. Ces chaudières permettront d'économiser
de 475 GJ à 775 GJ d'énergie par an par rapport aux
chaudières à rendement moyen qui avaient été
envisagées dans le projet initial; cela représente des économies
de gaz pouvant atteindre 6 980 $ par an, selon les prix actuellement en
vigueur. Sans prendre en compte les primes d'encouragement ou les
réductions des coûts d'équipement auxiliaire,
la période de récupération relative à l'option
visant un rendement élevé sera de 8,6 ans seulement.
Pour plus d'information :
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