Chaudière à condensation

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Chaudière à condensation

La chaudière à condensation[N 1] est une chaudière ayant la particularité de tirer profit de la chaleur latente de la vapeur d'eau contenue dans les gaz d'échappement, en condensant ces vapeurs avant de rejeter l'eau sous forme liquide. Ainsi le rendement (rapport de l'énergie fournie au circuit d'eau chaude par la chaudière sur la chaleur émise lors de la combustion) de cette chaudière atteint jusqu'à 109 % PCI[N 2].

Principe[modifier | modifier le code]

Dans une chaudière classique, même à haut rendement [N 3], les pertes thermiques de la chaudière se font principalement par les fumées : en premier lieu, par la température des fumées, qui est plus importante que celle de l'air de combustion, et d'autre part par la vapeur d'eau contenue dans ces fumées. L'eau contenue dans les fumées est issue de la réaction chimique de la combustion qui, si la chaudière est bien réglée, ne produit que de la vapeur d'eau et du CO2.

Lors du refroidissement de la vapeur d'eau, le passage de l'état gazeux à l'état liquide, restitue de l'énergie, appelée chaleur latente de liquéfaction, qui est perdue si les vapeurs d'eau s'échappent dans l'atmosphère. Le rôle de la chaudière à condensation est donc de récupérer une partie de cette énergie, en condensant la vapeur d'eau des fumées d'échappement, et de la transférer à l'eau du circuit de chauffage.

On utilise un échangeur condenseur dans lequel circule l'eau de retour chauffage à basse température [N 4]. En se condensant, la vapeur d'eau libère de l'énergie (la chaleur latente de condensation) qui est récupérée par l'échangeur de la chaudière et transmise à l'eau de retour, sur le point de passer dans le corps de la chaudière où elle sera élevée à plus haute température pour alimenter le circuit de chauffage.

Dans certaines conditions (type de chaudière, état général), il est possible d’adjoindre un récupérateur-condenseur à la chaudière existante, de façon à la « transformer » en chaudière à condensation, mais une étude de faisabilité et de rentabilité doit alors être réalisée par un spécialiste.

La chaudière à condensation est particulièrement adaptée au chauffage « basse température » ou « chaleur douce » [N 5].

Avantages fiscaux[modifier | modifier le code]

Belgique[modifier | modifier le code]

En Belgique, l'installation d'une chaudière à condensation donne droit à une prime de base de 400 euros plus encore 50 euros par accessoire de régulation (sonde extérieure, thermostat…) auprès du distributeur de gaz, si elle est au gaz naturel et de déclarer une somme déductible équivalente à 40 % du prix de la chaudière TTC. Elle doit être placée par un professionnel et recevoir en plus un agrément technique d'un organisme agréé (situation 2011, en 2009, c'était 600 euros de prime et 100 euros par accessoire de régulation)[1].

Pour 2012 seule la prime est disponible, la déduction d'impôt sera rediscutée au niveau régional en 2013[2].

France[modifier | modifier le code]

En France, l'installation d'une chaudière à condensation donne droit à un crédit d'impôt de 10 %, jusqu'au 31 décembre 2013 sur le prix de la chaudière à condition qu'elle soit installée par un professionnel[3].

Le dispositif des Certificats d'Economies d'Energie introduit par la loi POPE (Programmation des Orientations des Politiques Energétiques) permet de financer le remplacement d'une chaudière vétuste par une chaudière à condensation[4]. Ce dispositif est cumulable avec le crédit d'impôt, le montant des aides reçues devra cependant être déduit de celui du crédit d'impôt[5].

Rendement[modifier | modifier le code]

Le rendement PCI (pouvoir calorifique inférieur) de la chaudière est le rapport entre l'énergie dégagée par la chaudière (sous forme de chaleur ) et celle founie par la combustion (sous forme chimique par les combustibles ). Il ne prend pas en compte la chaleur latente de liquéfaction de la vapeur d'eau émise par la chaudière, c'est-à-dire l'énergie que dégagerait la condensation de cette vapeur d'eau lorsqu'elle retourne à sa forme liquide (telle qu'elle est entrée dans la chaudière). À l'inverse, cette énergie de vaporisation est intégrée dans le calcul du rendement selon le pouvoir calorifique supérieur (PCS) - qui est d'usage plus courant dans certains pays tels les États-Unis. Jusqu'aux années 1990, en particulier en France, on ne se préoccupait guère de la chaleur récupérable dans la vapeur d'eau des gaz de combustion, c'est pourquoi on utilisait le rendement PCI, qui permet d'afficher des chiffres plus élevées qu'avec le calcul PCS. Le rendement PCI est aujourd'hui encore le plus communément exprimé.

Les apports de chaleur latente de condensation s'ajoutant à la quantité d'énergie calorique, le rendement PCI d'une chaudière à condensation peut donc dépasser 100 %[N 6]. Les modèles actuels atteignent en effet des rendements d'environ 102 à 109 %[6]. Ce type de chaudière est donc plus efficace qu'une chaudière « traditionnelle » (sans condensation), néanmoins si l'on prend en compte l'intégralité du cycle énergétique, selon le rendement PCS, l'efficacité d'une chaudière à condensation est d'environ 90 %.

Les chaudières à condensation injectent dans le circuit de chauffe une part de l'énergie des gaz de combustion alors que les autres types de chaudières évacuent vers la cheminée, en pure perte, des gaz de combustion dont la température atteint parfois 300 °C, alors qu'en les refroidissant grâce à un condenseur une part de l'énergie qu'ils transportent est récupérée, ce qui a pour effet de :

  • Réduire la température des gaz évacués à une température inférieure à 70 °C;
  • Augmenter le rendement global de la chaudière.

En théorie cela réduit la consommation de 6 % d'une chaudière à condensation alimentée en fioul, et de 11 % lorsque le combustible est du gaz[7] (rapport PCS/PCI). En réalité ces réductions sont, respectivement, d'environ 4 % et 8 %[réf. nécessaire] car le rendement d'une chaudière à condensation est plus élevé lorsque la température du caloporteur est basse, c'est-à-dire entre 40 et 50 °C, donc que la température des gaz est proche du point de rosée, l'efficacité du condenseur étant alors maximale.

Conditions de placement d'une chaudière à condensation[modifier | modifier le code]

  • Disposer d'une évacuation pour des condensats acides (HCO3), voire très acides dans les cas du mazout[N 7],[8]
  • Avoir une température de retour la plus froide possible pour optimiser la condensation[9]
  • Radiateurs surdimensionnés voire chauffage au sol car il faut une température d'eau de retour la plus basse possible[N 8] donc une température d'eau chaude aussi basse que possible[10]
  • Tubage de cheminée en plastique ou en inox car les condensats coulent, dans le conduit, lors de l'évacuation des gaz, car leur température est relativement basse,
  • Éviter l'eau chaude instantanée car ne permettant pas l'utilisation de la condensation et oblige à prendre une chaudière surdimensionnée d'où le biais actuel de la micro-accumulation[11]
  • L'évacuation doit être suffisante, parfois avec une pompe de refoulement si les égouts ne sont pas disponibles à hauteur de l'évacuation car la chaudière peut produire jusqu'à un litre d'eau par mètre cube de gaz ou de mazout consommé.

Mode d'utilisation d'une chaudière à condensation[modifier | modifier le code]

La première surprise après le placement d'une chaudière à condensation, c'est que la philosophie d'utilisation est différente de toutes les autres chaudières à cause de son mode de récupération de chaleur mais il ne faut pas oublier un point, la partie condensation est la pointe d'une série d'avancées technologiques qui doivent être remplies avant que la fonction de condensation ou plus exactement de liquéfaction n'ait lieu, les éléments à bien régler et positionner sont les suivants:

  • Sonde extérieure mise en un lieu ni au soleil, ni au grand vent et pas dans un courant d'air froid et humide[12]
  • Sonde intérieure, qui est contenue dans le thermostat et qui servira de point de référence, dans une pièce à la température stable ou qui est représentative de la maison donc pas au soleil ni dans un courant d'air,
  • Les corps de chauffe, éviter d'utiliser les vannes thermostatiques car on a ici un besoin de dissiper la chaleur de manière régulière sauf si vous désirez avoir des températures très différentes d'une pièce à l'autre[9],
  • Votre chaudière contient une électronique embarquée qui va en permanence calculer les besoins en chaleur tout en prévoyant en fonction de la sonde extérieure les besoins à venir,
  • Limiter la température d'eau de chauffe nécessaire, c'est un peu un chauffage au "bain marie",

Au total, la philosophie de la chaudière à condensation est d'avoir le retour le plus froid possible, votre circuit de chauffe doit donc être adapté ou compatible avec cette idée car le retour doit être inférieur à 55 °C et si possible de l'ordre de 30 °C. Votre chaudière à condensation est donc optimisée quand elle entretient la température du bâtiment grâce à une eau tiède de 35 à 40 °C et beaucoup moins quand elle doit faire remonter la température du bâtiment. Le rendement d'une chaudière est également d'autant moins élevé que sa température d'eau de chauffe est haute, la chaudière à condensation est donc idéalement utilisée comme une chaudière à basse température même si elle peut être utilisée comme une chaudière classique[13]. La chaudière à condensation est donc idéalement un système en continu qui va auto-équilibrer la température de la manière la plus douce possible, des personnes qui ne sont chez elle que le soir et le matin pourraient donc être déçus par le système car la majorité de la demande en carburant étant destinée à remonter la température, la consommation sera diminuée grâce à toute les technologies préalables mais peu grâce à la condensation. Idem pour la production d'eau chaude, la production d'eau chaude instantanée ne donne pas le temps à la condensation de se faire tandis que la production avec ballon d'eau chaude le permet. La micro-accumulation est un compromis qui permet d'éviter de surdimensionner une chaudière à condensation que si l'on évite le besoin de la production d'eau chaude instantanée. De même, des personnes qui viennent de chaudière à basse température ou des HR+ n'observeront qu'au mieux, 10 à 15 % de gain et encore, selon le mode de vie du lieu chauffé.

Gains observés [8] :

  • jusqu'à 30 % en venant d'une chaudière classique avec utilisation on/off ou thermostat très contrasté et pas de présence continue ;
  • jusqu'à 50 % venant d'une chaudière classique avec thermostat précis, présence continue et température de 15 à 16 °C exigée la nuit et 22 à 24 °C le jour ;
  • communément 10 % en venant d'une chaudière HR+ ;
  • communément 10 % en venant d'une chaudière basse température moderne.

Enfin, dernier détail, l'allumage est systématiquement électronique, donc plus de veilleuse qui peuvent consommer plus de 100 m3 par an sur les anciennes chaudières.

La chaudière à granulés à condensation[modifier | modifier le code]

La technologie des chaudières à condensation est aussi utilisée dans certaines chaudières à granulés. Comme les autres chaudières à condensation, l'amélioration du rendement de la chaudière réduit la consommation de combustible. Cette consommation moindre de combustible entraîne mécaniquement une réduction des émissions polluantes par rapport aux chaudières à granulés traditionnelles[14]. L'échangeur condenseur fait également office de « filtre à particules » original : l'eau vapeur liquéfiée forme des gouttelettes autour des particules présentes dans les fumées de combustion[N 9] ; les gouttelettes avec leurs particules ainsi piégées forment des condensats qui sont évacués vers les eaux usées, d'où, selon le concepteur de ce type de chaudière, une réduction supplémentaire des rejets de particules dans l'atmosphère[15].

Émissions spécifiques de poussières (PM10)
de chaudières automatiques[N 10]
Rendement Poussières
Petites chaudières à pastilles (granulés[16],[17]).
85 % 30 mg/MJ
Chaudière automatique avec filtre[17]
80 % 5 mg/MJ
Chaudière à granulés à condensation[18]
non précisé 2 mg/MJ

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. La « condensation », avec le sens, consacré par l'usage, de passage de l'eau de l'état gazeux (vapeur) à l'état liquide, est impropre en Thermodynamique (la condensation y désigne le passage d'un corps pur de l'état gazeux directement à l'état solide), le terme adéquat étant « liquéfaction ».
  2. Ce qui ne veut pas dire, bien sur, que le rendement énergie fournie - énergie récupérée est supérieure a 100 %
  3. basse ou très basse température
  4. comparé à celle qui sort de la chaudière
  5. plancher chauffant ou radiateurs chaleur douce
  6. Ce qui ne veut pas dire que la chaudière produit de l’énergie mais qu'elle en gaspille moins que les chaudières précédentes
  7. présence d'acide sulfurique
  8. 30 °C si possible
  9. Les particules jouent le rôle de « noyaux de condensation ».
  10. Ces chaudières sont alimentées par des combustibles biomasse : chaudières à plaquettes, à granulés, polycombustibles (ces dernières acceptent toutes sortes de combustibles biomasse : plaquettes, granulés, copeaux de bois, noyaux de cerise ou d'abricot, etc.).

Références[modifier | modifier le code]

  1. Prime énergie de la région Wallonne, sur le site greentax.be
  2. La fin des réductions d’impôt pour les économies d’énergie, sur le site lesoir.be
  3. taux du crédit d'impots, sur www.impots.gouv.fr
  4. Certificats d'économie d'énergie, sur le site www.developpement-durable.gouv.fr
  5. Crédit d'impôt et Certificats d'Economies d'Energie, sur le site www.nr-pro.fr
  6. Analyse de combustion, sur le site nano-sense.com
  7. Chaudière a condensation, sur le site hbsoft.be
  8. a et b Les chaudières à condensation, sur le site energieplus-lesite.be
  9. a et b La chaudière à condensation Sur le site curbain.be
  10. Dossier:Chaudière à condensation Sur le site climamaison.com
  11. Production d’eau chaude instantanée ou micro-accumulation, que choisir ?, sur le site chaudiere-leguide.com
  12. Lié à la régulation, sur le site energieplus-lesite.be
  13. Technique de chauffage Sur le site erdgas.lu
  14. Selon les services cantonaux suisses de l'énergie et de l'environnement, une chaudière à plaquettes ou à granulés « émet bien davantage de particules fines (PM10) et d'oxydes d'azote (NOx) qu'une chaudière à mazout » : Chaudière / pompe à chaleur (voir la section « Bois (chargement automatique) »).
  15. Caractéristiques de la chaudière à granulés à condensation, une vidéo, décrit le fonctionnement de ce type de chaudière. Sur le site okofen.fr
  16. Pastilles de combustible bois, sur le site bloc-notes.ewks.fr
  17. a et b [PDF] Le bois – un agent énergétique multiforme, p. 2, document du PSI
  18. [PDF] Bois-énergie et particules fines : où en est-on ?, p. 4, sur le site de la CCI de la Lozère.