![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | ||||||
![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
![]() | ||||||
![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ||
![]() | ||||||
![]() | ||||||
![]() | ![]() |
| ![]() |
ChaudièresIntroductionLes chaudières produisent de l'eau chaude ou de la vapeur qui est utilisée par les procédés industriels ou qui sert au chauffage des locaux et de l'eau. Un large éventail de types et de tailles de chaudières permet de répondre aux besoins variés des installations industrielles ou autres. La plupart des chaudières renferment trois composants principaux : un brûleur qui convertit le combustible en chaleur, un échangeur de chaleur qui transfère la chaleur à de l'eau ou de la vapeur, et un récipient qui renferme l'eau à chauffer. Une cheminée permet d'évacuer les sous-produits de combustion (gaz de combustion) et l'eau chaude – ou la vapeur – est acheminée par un système de distribution aux points d'utilisation. Un schéma du processus de combustion est présenté à la figure 1. Le gaz naturel et le mazout sont les combustibles les plus couramment utilisés dans les chaudières mais on utilise également le propane, l'électricité, le charbon et la biomasse. On se sert généralement de chaudières électriques lorsque les risques d'incendie associés aux chaudières à combustion constituent un danger pour la sécurité et lorsqu'il est important de réduire la pollution atmosphérique. Figure 1. Schéma d'une chaudière ![]() La durée de vie d'une chaudière est d'environ 25 ans; il est donc essentiel de tenir compte des coûts du combustible et des frais d'entretien à long terme, ainsi que des coûts d'achat ou de modernisation. Dans le cas d'un nouveau modèle à rendement élevé, les coûts du combustible peuvent être jusqu'à 40 p. 100 moins élevés que ceux d'un modèle classique, ce qui, sur 25 ans, peut représenter des économies considérables. Dans de nombreux cas, le simple fait de moderniser une chaudière peut en améliorer le rendement d'au moins 20 p. 100. Mesure du rendementLes chaudières affichant une puissance calorifique comprise entre 300 000 Btu/h et 2 500 000 Btu/h se caractérisent par leur rendement thermique : ![]() C'est le rendement thermique en régime permanent qui nous intéresse – c'est-à-dire, lorsque les gaz de combustion se sont réchauffés et qu'ils ont atteint une température d'équilibre. De nombreux systèmes de combustion ne fonctionnent pas en régime permanent; en effet, ces systèmes étant le siège de variations de puissance, à la hausse et à la baisse, l'état d'équilibre n'est atteint qu'après un long moment et parfois même jamais. Presque tous les systèmes fonctionnant en régime transitoire sont beaucoup moins efficaces que ceux qui fonctionnent en régime permanent. Le rendement thermique est une valeur mesurée uniquement en régime permanent et qui ne tient pas compte de l'effet des pertes de chaleur dues à un fonctionnement cyclique ou transitoire. Cette mesure diffère du rendement énergétique annuel (AFUE) nominal, qui mesure le rendement moyen d'un système sur une période d'un an. L'AFUE nominal tient compte du fonctionnement en régime cyclique de l'unité de chauffage et des pertes d'énergie qu'elle subit en réponse aux fluctuations de charge – lesquelles dépendent des changements de temps et du réglage des thermostats par les occupants. Normes et règlementsAu Canada, les chaudières au gaz et au mazout qui produisent moins de 300 000 Btu/h sont régies par la Loi sur l'efficacité énergétique Pertes thermiques durant la combustionCes pertes sont causées par :
Comment le système de combustion peut-il être amélioré?Les gaz de combustion constituent la principale cause des pertes thermiques. De 18 à 22 p. 100 de l'énergie disponible est évacuée par la cheminée. Les pertes par rayonnement et par convection par les parois de la chaudière viennent augmenter ces pertes de 1 à 4 p. 100. Voici les quatre principaux moyens permettant de réduire les pertes thermiques associées aux gaz de combustion :
Les pratiques d'exploitation telle l'extraction sont à l'origine d'autres pertes, tout comme les sources d'inefficacité dans les systèmes de distribution de vapeur et d'eau chaude. Rendement accru du système de combustionLes chaudières récentes intègrent généralement plusieurs nouvelles technologies. Ces mêmes technologies peuvent aussi être appliquées lorsque l'on modernise d'anciennes chaudières. Parmi les nouvelles technologies, voici les plus importantes :
Chaudières à condensationLes chaudières à condensation à haut rendement comportent également des échangeurs de chaleur perfectionnés dont la conception et les matériaux permettent d'extraire une plus grande quantité de chaleur des gaz de combustion avant que ces gaz ne soient évacués. Grâce à cette efficacité d'extraction accrue, la température des gaz de combustion diminue suffisamment pour que la vapeur d'eau produite durant la combustion se condense et libère ainsi sa chaleur latente, ce qui améliore le rendement. Comme quelque 12 p. 100 de l'énergie d'une chaudière à gaz est emmagasinée sous forme de chaleur latente, les économies d'énergie possibles sont considérables. Par contre, il y a un inconvénient : le condensat étant généralement acide, il faut l'évacuer par une conduite jusqu'à un drain. Le rendement des chaudières à condensation modernes varie de 90 à 96 p. 100. Le rendement des nouveaux modèles classiques sans condensation n'est que de 70 à 85 p. 100. De nombreuses chaudières âgées de plus de 20 ans affichent généralement un rendement compris entre 60 et 70 p. 100; il y aurait donc lieu de les moderniser ou de les remplacer. Un certain nombre de chaudières à condensation alimentées au gaz naturel sont disponibles sur le marché, mais très peu de chaudières au mazout sont offertes dans le commerce. Il est important de noter que, pour que la vapeur d'eau contenue dans les gaz de combustion puisse se condenser, la température de ces gaz doit être inférieure au point de rosée de l'eau. Pour qu'il y ait condensation, la température de l'eau, à son retour dans la chaudière, doit être inférieure à 60 °C. Si, à l'arrière de la chaudière, il n'y a aucune surface d'échange de chaleur dont la température est inférieure à ce point de rosée, la condensation n'aura pas lieu et cette occasion d'économiser de l'énergie sera perdue, même s'il s'agit d'une chaudière « à condensation ». Si vous désirez moderniser votre chaudière actuelle, vous pouvez en améliorer le rendement en ajoutant un économiseur, échangeur qui utilise la chaleur contenue dans les gaz de combustion pour préchauffer l'eau d'alimentation. Un économiseur à condensation permet de récupérer plus efficacement la chaleur des gaz de combustion en refroidissant ces derniers en dessous du point de rosée. Un économiseur à condensation récupère ainsi la chaleur sensible des gaz de combustion et la chaleur latente de l'eau qui se condense. Vous devez toutefois vous assurer que le condensat ne pénètre pas dans la chaudière, parce qu'il est très corrosif. Les chaudières à condensation alimentées au mazout sont plus coûteuses, du au fait que :
Suivant : Quelle est l'ampleur des économies? |
![]() | ![]() | ||
|