Chaudière gaz à condensation : spécificités de fonctionnement, avantages et inconvénients + différence avec les modèles classiques

Les vendeurs de générateurs de chaleur à condensation affirment que le rendement des équipements innovants qui nous sont proposés dépasse 100 %. Mais il faut l'admettre, cela contredit légèrement la loi de conservation de l'énergie, que nous connaissons tous grâce à notre cours de physique à l'école. Alors quel est le mystère ?

D’une part, de telles déclarations sont un stratagème des spécialistes du marketing. Cependant, d’un autre côté, leurs assurances contiennent une part de vérité qui convainc l’acheteur. Nous analyserons en détail le fonctionnement d'une chaudière à condensation : les avantages et les inconvénients, son fonctionnement spécifique et sa conception méritent une étude détaillée.

Afin de bien comprendre le type d’équipement à condensation, comparons-le avec le type classique de générateur d’énergie thermique. Voici les caractéristiques de sa connexion et de son fonctionnement. Dévoilons les secrets de l'ultra-haute performance.

Chaudière gaz à condensation

Le haut rendement d'un générateur de chaleur à gaz à condensation est assuré par la présence d'un échangeur de chaleur supplémentaire dans sa conception. La première unité d'échange thermique standard pour toutes les chaudières de chauffage transfère l'énergie du combustible brûlé au liquide de refroidissement. Et le second ajoute à cela la chaleur issue de la récupération des gaz d’échappement.

Les chaudières à condensation fonctionnent au « combustible bleu » :

• principal (mélanges de gaz à prédominance de méthane) ;
• réservoir ou bouteille de gaz (un mélange de propane et de butane avec une prédominance du premier ou du deuxième composant).

Il est acceptable d'utiliser n'importe quel type de gaz.L'essentiel est que le brûleur soit conçu pour fonctionner avec un type de combustible ou un autre.

Les chaudières à gaz à condensation sont plus chères que les modèles à convection conventionnels, mais elles les surpassent en termes de coûts de carburant en réduisant la consommation de gaz de 20 à 30 %

Le générateur de chaleur à condensation présente la meilleure efficacité lors de la combustion du méthane. Le mélange propane-butane est ici légèrement inférieur. De plus, plus la proportion de propane est élevée, mieux c'est.

À cet égard, le gaz « hiver » pour un réservoir de gaz donne un rendement de production légèrement supérieur à celui du gaz « été », puisque la composante propane dans le premier cas est plus élevée.

Contrairement à une chaudière gaz à condensation, dans une chaudière à convection, une partie de l'énergie thermique va dans la cheminée avec les produits de combustion. Les conceptions classiques ont donc un rendement d’environ 90 %. Il est possible de l'élever plus haut, mais c'est techniquement trop difficile.

Économiquement, cela n’est pas justifié. Mais dans les condenseurs, la chaleur obtenue lors de la combustion du gaz est utilisée de manière plus rationnelle et complète, puisque la chaleur dégagée lors du traitement à la vapeur est accumulée et transférée. système de chauffage. Cela réchauffe en outre le liquide de refroidissement, ce qui permet de réduire la consommation de carburant pour 1 kW de chaleur reçue.

Conception et principe de fonctionnement

La conception d’une chaudière à condensation est à bien des égards similaire à celle de son homologue à convection avec chambre de combustion fermée. Seulement à l'intérieur, il est complété par un échangeur de chaleur secondaire et une unité de récupération.

Les principales caractéristiques de la conception du générateur de chaleur à condensation sont la présence d'un deuxième échangeur de chaleur et d'une chambre de combustion fermée avec ventilateur.

Une chaudière gaz à condensation se compose de :

• chambres de combustion fermées avec brûleur modulant ;
• échangeur de chaleur primaire n°1 ;
• chambres de refroidissement des gaz d'échappement jusqu'à +56–57 ⁰C (point de rosée) ;
• échangeur de chaleur à condensation secondaire n°2 ;
• cheminée;
• ventilateur d'alimentation en air;
• réservoir de condensats et son système d'évacuation.

L'équipement en question est presque toujours équipé d'une pompe de circulation intégrée pour liquide de refroidissement. L'option habituelle avec un écoulement naturel de l'eau à travers des tuyaux de chauffage est ici de peu d'utilité. Si la pompe n'est pas incluse dans le kit, elle devra alors impérativement être fournie lors de la préparation du projet de tuyauterie de la chaudière.

Des pourcentages d'efficacité supplémentaires dans une chaudière à condensation sont formés en chauffant le retour en refroidissant les gaz d'échappement dans la cheminée.

Les chaudières à condensation en vente comprennent des chaudières à circuit unique et double circuit, ainsi qu'en versions au sol et murales. En cela, ils ne diffèrent pas des modèles de convection classiques.

Le principe de fonctionnement d’une chaudière gaz à condensation est le suivant :

1. L'eau chauffée reçoit la chaleur principale dans l'échangeur de chaleur n°1 provenant de la combustion du gaz.
2. Ensuite, le liquide de refroidissement traverse le circuit de chauffage, se refroidit et pénètre dans l'unité d'échange thermique secondaire.
3. Suite à la condensation des produits de combustion dans l'échangeur thermique n°2, l'eau refroidie est réchauffée grâce à la chaleur récupérée (économie jusqu'à 30 % de combustible) et retourne au n°1 dans un nouveau cycle de circulation.

Pour contrôler précisément la température des fumées, les chaudières à condensation sont toujours équipées d'un brûleur modulant avec une plage de puissance de 20 à 100 % et d'un ventilateur de soufflage d'air.

Nuances de fonctionnement : condensats et cheminée

Dans une chaudière à convection, les produits de combustion du gaz naturel CO₂, les oxydes d'azote et la vapeur ne sont refroidis qu'à 140-160 ⁰C. Si vous les refroidissez en dessous, le tirage dans la cheminée diminuera, une condensation agressive commencera à se former et le brûleur s'éteindra.

Dans cette évolution de la situation, tous les constructeurs générateurs de chaleur à gaz classiques s'efforcer d'éviter afin de maximiser la sécurité opérationnelle et de prolonger la durée de vie de leur équipement.

Dans une chaudière à condensation, la température des gaz dans la cheminée oscille autour de 40 ⁰C. D'une part, cela réduit les exigences de résistance thermique du matériau tuyau de cheminée, mais en revanche, il impose des restrictions dans son choix en termes de résistance aux acides.

Une fois refroidis, les gaz d'échappement d'une chaudière à gaz forment un condensat agressif et très acide, qui corrode facilement même l'acier.

Les échangeurs de chaleur des générateurs de chaleur à condensation sont constitués de :

• acier inoxydable;
• silumin (aluminium avec silicium).

Ces deux matériaux ont des caractéristiques améliorées de résistance aux acides. La fonte et l'acier ordinaire ne conviennent absolument pas aux réservoirs de condenseur.

Le conduit de cheminée d'une chaudière à condensation ne peut être installé qu'en acier inoxydable ou en plastique résistant aux acides. Les cheminées en brique, en fer et autres ne conviennent pas à un tel équipement.

Lors de la récupération, du condensat se forme dans l'échangeur de chaleur secondaire, qui est une solution faiblement acide et doit être évacuée du chauffe-eau.

Lors du fonctionnement d'une chaudière à condensation d'une puissance de 35 à 40 kW, environ 4 à 6 litres de condensat se forment. En termes simplifiés, cela équivaut à environ 0,14 à 0,15 litre pour 1 kW d'énergie thermique.

En fait, il s'agit d'un acide faible, dont il est interdit de verser dans un système d'égouts autonome, car il détruirait les bactéries impliquées dans le traitement des déchets. Et avant de rejeter dans un système centralisé, il est recommandé de diluer d'abord avec de l'eau dans un rapport allant jusqu'à 25:1.Et puis vous pouvez le retirer sans craindre de détruire le tuyau.

Si la chaudière est installée dans un chalet avec fosse septique ou COV, alors les condensats doivent être préalablement neutralisés. Sinon, cela tuera toute la microflore du système de traitement autonome.

Le « neutralisant » se présente sous la forme d'un récipient contenant des copeaux de marbre d'un poids total de 20 à 40 kg. Au fur et à mesure que le condensat de la chaudière traverse le marbre, son pH augmente. Le liquide devient neutre ou faiblement alcalin, plus dangereux pour les bactéries de la fosse septique et pour le matériau du puisard lui-même. La charge d'un tel neutralisant doit être changée tous les 4 à 6 mois.

D'où vient l'efficacité supérieure à 100 % ?

Lorsqu'ils indiquent l'efficacité de fonctionnement d'une chaudière à gaz, les fabricants se basent sur l'indicateur du pouvoir calorifique inférieur du gaz sans prendre en compte la chaleur générée lors de la condensation de la vapeur d'eau. Dans un générateur de chaleur à convection, cette dernière, ainsi qu'environ 10 % de l'énergie thermique, est complètement perdue. tuyau de cheminée, il n'est donc pas pris en compte.

Cependant, si vous additionnez la chaleur secondaire de condensation et la chaleur principale du gaz naturel brûlé, vous obtiendrez un rendement légèrement supérieur à 100 %. Pas d'arnaque, juste des chiffres un peu délicats.

Lors du calcul du rendement basé sur le pouvoir calorifique plus élevé d'une chaudière à convection, il sera d'environ 83 à 85 %, et pour une chaudière à condensation, il sera d'environ 95 à 97 %.

Essentiellement, le « mauvais » rendement supérieur à 100 % découle du désir des fabricants d'équipements de production de chaleur de comparer des indicateurs comparables.

C'est juste que dans un appareil à convection, la « vapeur d'eau » n'est pas du tout prise en compte, mais dans un appareil à condensation, elle doit être prise en compte. D’où de légers écarts avec la logique de la physique fondamentale enseignée à l’école.

Avantages et inconvénients d'un radiateur à condensation

Les avantages d’une chaudière à condensation sont :

1. Réduction des émissions nocives de 60 à 70 % (la plupart du dioxyde de carbone et des oxydes d'azote se retrouvent dans les condensats).
2. Par rapport aux modèles à convection, des économies allant jusqu'à 30 % de gazole pour 1 kW généré.
3. Dimensions plus petites des équipements de chauffage au gaz avec la même puissance.
4. Faible température des produits de combustion dans la cheminée (seulement environ 40 ⁰AVEC).
5. Possibilité d'installer une cascade de plusieurs chaudières.
6. Polyvalence (convient aussi bien aux radiateurs de chauffage qu'aux « sols chauds »).
7. La présence d'une automatisation intelligente et d'une autonomie totale du générateur de chaleur à gaz sans intervention humaine.

Un système en cascade de deux ou trois générateurs de chaleur permet d'installer des chaudières de faible puissance qui font moins de bruit et vibrent pendant le fonctionnement que les modèles plus puissants.

Cela simplifie l'installation de l'ensemble du système de chauffage et permet des dimensions réduites. chaufferie domestique. De plus, grâce à la possibilité d'une régulation plus flexible du processus de génération de chaleur, l'efficacité globale de l'utilisation des équipements de génération de chaleur augmente.

Les coûts d'une chaudière à condensation, par rapport à une chaudière à convection conventionnelle, sont récupérés en 5 à 6 ans grâce aux économies réalisées sur le gaz naturel.

Les inconvénients des générateurs de chaleur à condensation comprennent :

1. Prix ​​​​élevé de l'équipement (1,5 à 2 fois plus élevé que les modèles classiques de type à convection de puissance similaire).
2. Problèmes d'élimination des condensats.
3. Efficacité réduite lors de l'utilisation de la chaudière dans des systèmes de chauffage à haute température.
4. Dépendance énergétique - le ventilateur, l'automatisation et la pompe de circulation nécessitent de l'électricité pour fonctionner.
5. Utilisation interdite avec de l'antigel.

Malgré les coûts initiaux importants, une chaudière à condensation est tout à fait justifiée d'un point de vue économique. Pendant le fonctionnement, il restitue largement tout l’argent initialement dépensé.

En Russie, ces équipements ne sont pas encore très répandus. Une chaudière à gaz avec récupération est encore trop inhabituelle et peu étudiée sur notre marché. Mais l'intérêt pour de tels générateurs de chaleur augmente progressivement.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Comment fonctionne un générateur de chaleur à condensation :

Construction de chaudières à gaz avec récupération de vapeur d'eau :

Tous les avantages des chaudières à condensation :

Si vous comprenez soigneusement comment et selon quels principes fonctionne une chaudière à gaz à condensation, alors à première vue, le rendement « incorrect » de 108 à 110 % devient tout à fait compréhensible et justifié par les chiffres.

Un générateur de chaleur avec récupération des gaz d’échappement est en effet plus efficace par rapport à la conception classique. Son seul inconvénient majeur est le condensat très acide, qui doit être éliminé quelque part.

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