Array ( [type] => 8192 [message] => Directive 'allow_url_include' is deprecated [file] => Unknown [line] => 0 ) Generateur De Chaleur - Magasine D'actualité

Générateurs de chaleur

Les générateurs de chaleur les plus courants sont les générateurs de chaleur à combustion, fonctionnant de préférence au gaz ou au fioul, ainsi que les pompes à chaleur.

Le chauffage urbain, la combustion de bûches ou de pellets sont moins représentés.

Générateurs de chaleur à combustion

Générateurs de chaleur

attention

Plus la différence entre la puissance offerte et la puissance réellement nécessaire est importante, plus l’efficacité énergétique est faible. Plus la température des fumées et le débit massique des fumées sont élevés, plus les pertes totales sont importantes.

C’est pourquoi les générateurs de chaleur qui permettent d’adapter au mieux la puissance offerte à la puissance effectivement requise sont très importants (modulation de puissance).

attention

Plus un combustible peut être dosé finement, plus la combustion est efficace.

Effet de la condensation

Les principes de base :

La technique de condensation est une technique efficace qui permet de transformer le gaz naturel ou le fioul en chaleur utile par combustion. Comme la technique à basse température, elle suit l’idée de ne faire fonctionner la chaudière qu’à la température nécessaire pour couvrir les besoins actuels en chaleur de chauffage.

Alors qu’avec les chaudières basse température, il faut éviter la condensation des gaz de chauffage et donc l’humidification des surfaces de chauffe, il en va autrement avec la technique de condensation : Ici, la condensation des gaz de chauffage est expressément souhaitée afin de rendre utilisable l’énergie thermique latente contenue dans la vapeur d’eau, en plus de la chaleur sensible des gaz de combustion.

De plus, la chaleur résiduelle évacuée par le système d’évacuation des gaz de combustion est considérablement réduite, car la température des gaz de combustion

peut être considérablement abaissée par rapport aux chaudières à basse température.

Lors de la combustion de mazout ou de gaz naturel, tous deux composés principalement de carbone (C) et d’hydrogène (H), la réaction avec le composant de l’air produit de l’oxygène (O2), du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O).

Pour le gaz naturel (méthane CH4 ), l’équation de combustion simplifiée est la suivante :

CH4 + 2 O2 -> 2 H2O + CO2 +chaleur

Si la température sur les parois des surfaces d’échange de chaleur du côté du gaz de chauffage descend en dessous de la température du point de rosée de la vapeur d’eau, de l’eau de condensation se forme à partir de la vapeur d’eau dans le gaz de chauffage.

Générateur de chaleur

En raison des différentes compositions chimiques du gaz naturel et du fioul, les températures de condensation de la vapeur d’eau sont différentes.

Dans le domaine stœchiométrique, la température du point de rosée de la vapeur d’eau est d’environ 57°C pour le gaz naturel et d’environ 47°C pour le fioul EL.

Pouvoir calorifique et pouvoir calorifique supérieur

Le pouvoir calorifique supérieur (Hi ) désigne la quantité de chaleur libérée lors d’une combustion complète, lorsque l’eau produite est évacuée sous forme de vapeur.

Le pouvoir calorifique supérieur (Hs) définit la quantité de chaleur libérée lors d’une combustion complète, y compris la chaleur de vaporisation contenue dans la vapeur d’eau des gaz de chauffage.

générateur de chaleur4

En recueillant les quantités de condensat, il est possible de déterminer l’utilité réelle du pouvoir calorifique en fonctionnement pratique.

L’effet théorique du pouvoir calorifique est rarement atteint dans la pratique, ou alors seulement en partie, et son effet est généralement nettement surestimé. Il s’agit plutôt d’un argument publicitaire utilisé par les fabricants pour faire de la publicité avec des rendements théoriques > 100 %.

Pour des raisons de sécurité de fonctionnement, les températures de départ minimales vers les surfaces de chauffe ne doivent pas être inférieures.

Combustion de bûches

READ  optimisation energetique des batiments

Pour des raisons physiques, l’efficacité énergétique de la combustion des bûches est faible. Par conséquent, l’impact sur l’environnement est élevé. La combustion centrale avec distribution de chaleur à eau n’est raisonnablement rentable que si le combustible est disponible presque gratuitement (fonctionnement monovalent).

L’exploitation bivalente en tant que distribution secondaire guidée par l’eau est également rarement rentable, car des exigences concurrentes à celles du générateur de chaleur primaire apparaissent dans ce cas.

En cas de combustion décentralisée de bûches, les systèmes utilisables sont les suivants :

les poêles-cheminées

poêles de base indépendants de l’air ambiant

Les poêles-cheminées sont totalement inadaptés à un approvisionnement énergétique durable. L’énergie de chauffage disparaît en grande partie par la cheminée. De plus, des problèmes surviennent souvent lorsque la charge calorifique de la pièce dans laquelle le poêle est installé est nettement inférieure à sa puissance nominale (surchauffe). Une situation qui se produit souvent dans les nouvelles constructions très bien isolées.

Les poêles de base indépendants de l’air ambiant sont nettement mieux adaptés, en particulier lorsque celui-ci est prévu comme séparateur de pièce au rez-de-chaussée pour différentes zones fonctionnelles (séjour, repas, cuisine). Cela permet de couvrir une grande partie des besoins en énergie de chauffage du bâtiment.

Des surfaces d’échange suffisantes après le foyer permettent d’utiliser au maximum l’énergie de chauffage produite et d’éviter qu’elle ne disparaisse par la cheminée.

combustion des bûches1

Les clapets servent à contrôler la combustion.

combustion des bûches2

Pour un fonctionnement efficace sur le plan énergétique, la puissance de l’insert, le conduit d’arrivée d’air, la cheminée et les surfaces de chauffe doivent être soigneusement coordonnés par le planificateur. Il est possible d’effectuer des travaux soi-même.

générateur de chaleur5

Ici, la majeure partie des besoins en énergie de chauffage est couverte par le poêle de base.

Pompes à chaleur

Dans les maisons individuelles/les maisons mitoyennes, on utilise de préférence des pompes à chaleur à compression.

Pompes à chaleur

Le COP est comparable aux rendements et n’a que peu d’importance pour les considérations énergétiques. Le COP est plus important.

Il existe différentes définitions en fonction des limites du système. Il faut absolument en tenir compte lors des comparaisons.

Pompes à chaleur4

Le COP, ou plutôt le coefficient de performance de l’installation, peut être déterminé de la même manière que pour les générateurs de chaleur à combustion.

Les pompes à chaleur sont d’autant plus efficaces que l’écart de température entre la source et le puits est faible (processus de Carnot). Les surfaces de chauffe et l’hydraulique des tuyaux de l’installation sont dimensionnées en conséquence.

Dans les maisons individuelles et les maisons mitoyennes, on utilise principalement des pompes à chaleur à eau glycolée (SWP) et des pompes à chaleur à air (LWP).

Pompes à chaleur à saumure

Les SWP récupèrent l’énergie environnementale dans le sol (source). La puissance de chauffage fournie est presque constante ou diminue plus ou moins légèrement avec l’épuisement de la source (à la fin de la période de chauffage).

Comme l’évaporateur n’a pas besoin d’être dégivré (énergie perdue), les COP sont légèrement plus élevés que pour les PAC, bien que la température de la source soit parfois plus basse (mode chauffage).

Les PAC sont particulièrement adaptées aux besoins élevés en énergie de chauffage. L’inconvénient est le coût élevé de l’exploitation de la source.

Alors que les courbes caractéristiques sont d’une importance capitale pour les PAC, la conception de la source constitue le moment critique pour les PAC.

On utilise ici des sondes verticales ou horizontales.

Un produit antigel est nécessaire pour éviter le gel. C’est pourquoi les autorisations ne sont pas toujours accordées par les autorités compétentes en matière d’eau. De plus en plus, les autorisations d’exploitation ne sont accordées que pour une durée limitée (sécurité de planification).

READ  Qualité thermique d'un batiment

Pompes à chaleur solaires

Il existe différentes constructions de sondes tubulaires en U (simple, double, quadruple, coaxiale…).

Selon la nécessité (besoin), la conductivité thermique du sol, des profondeurs de forage différenciées et le nombre de sondes (hydraulique) sont nécessaires.

La part de travail personnel est ici très largement impossible.

Important par exemple : injection dans le trou de forage d’un matériau >= 2 W/mK de bas en haut, en particulier lorsque les paramètres du sol sont peu productifs !

Le « gain de chaleur » est ici compensé par la profondeur de forage.

Les collecteurs en spirale sont également proposés sous forme de « corbeilles géothermiques » préfabriquées avec une garniture de tubes étanche.

Le principe « beaucoup de sol et peu de tubes » n’est pas forcément respecté ici. L’extraction concentrée d’énergie peut rapidement conduire à la formation de glace et à l’épuisement de la source.

Les sondes horizontales sont à privilégier, notamment dans les climats moyens, car une régénération de la source proche de la surface est alors possible dans une certaine mesure.

Pour cela, il faut toutefois disposer d’une surface adaptée aux besoins.

Dans ce cas, il est souvent possible d’effectuer des travaux soi-même.

Pompes à chaleur solaires

Le gain de chaleur se fait en série/circuit de sondes. C’est pourquoi les collecteurs en tranchée se fatiguent plus rapidement (givrage) que les forages verticaux par exemple. Une amélioration du transfert de chaleur du tube de sonde individuel n’est pas possible ici. Le givrage doit être considéré comme critique, car le travail de modification du volume peut entraîner une détérioration progressive du contact entre le tube de sonde et le sol, ce qui nuit au transfert de chaleur au fur et à mesure de la durée de fonctionnement.

Les circuits de source respectifs doivent être équilibrés hydrauliquement et suffisamment dimensionnés (débit massique requis).

Les collecteurs en tranchée étroits sont plus efficaces que les variantes Slinky, par exemple, surtout si plusieurs circuits y sont superposés de manière échelonnée.

Dans le cas des SWP, le coût de l’exploitation des sources joue un rôle considérable. Les sources d’eau glycolée ne peuvent être dimensionnées de manière judicieuse et suffisante (chauffage et/ou production d’eau chaude) qu’après avoir pris connaissance de l’énergie et de la puissance d’extraction réelles ainsi que des paramètres du sol. Les économies (sous-dimensionnement de la source) ont ici un impact négatif considérable sur le COJA effectivement réalisable (efficacité énergétique, coûts de consommation).

Le dimensionnement de la source doit être adapté aux besoins du bâtiment. Il en va de même pour la SWP. La puissance et l’énergie d’extraction nécessaires doivent s’harmoniser avec les performances de la sonde.

Pompes à chaleur solaires

Un surdimensionnement de la SWP (puissance frigorifique) par rapport à une source dimensionnée en fonction des besoins, entraîne une réduction du potentiel utilisable de la source.

La source est surchargée (fatigue prématurée). Parallèlement, des cycles excessifs (ON/OFF) se produisent avec les SWP qui ne sont généralement pas modulants.

Les collecteurs en tranchée Slinky peuvent s’épuiser plus rapidement que les collecteurs en tranchée étroite, par exemple. Les signes de fatigue ne se manifestent pas soudainement, mais le plus souvent insidieusement, après une période de charge de plusieurs années (janvier, février, mars de l’année suivante).

Dans le cas des capteurs en tranchée, il convient donc de prêter une attention particulière au compactage du sol par couches et/ou à l’ensablement après la mise en place.

Un thermoplongeur n’est pas nécessaire pour le fonctionnement normal.

Particularité : séchage de la maison ou des combles avant l’emménagement :

En raison de l’extraction d’énergie disproportionnée, la source est partiellement surchargée. En particulier dans le cas de sondes géothermiques horizontales et d’un séchage juste avant une période de chauffage ultérieure, il convient d’utiliser un thermoplongeur et/ou un sécheur de bâtiment en complément uniquement pour cette période afin de ménager la source.

READ  l'energie solaire

Pompes à chaleur aérothermiques

Les pompes à chaleur aérothermiques (PAC) utilisent l’air extérieur, l’air extrait ou une combinaison des deux comme source. Aucun effort supplémentaire n’est requis pour l’exploitation de la source !

Les pompes à chaleur sur air extrait (AWP) ne sont adaptées qu’aux bâtiments dont les besoins en énergie de chauffage sont extrêmement faibles, comme les maisons passives situées dans des endroits au climat doux.

Le potentiel énergétique de l’air évacué est nettement faible. L’apport de chaleur de chauffage dans les pièces du bâtiment est guidé par l’air en combinaison avec une ventilation contrôlée des pièces d’habitation (VMC).

Les PAC qui utilisent l’air extérieur comme source d’énergie sont en fait des climatiseurs « détournés » à des fins de chauffage, ce qui précise leur adéquation.

En outre, lorsque l’air extérieur est utilisé comme source, les évaporateurs gèlent dans certaines plages de température en fonction de l’humidité de l’air extérieur. L’évaporateur doit alors être dégivré. L’énergie nécessaire à cette opération est perdue pour les surfaces de chauffe. C’est pourquoi le COP des PAC est légèrement inférieur à celui des pompes à chaleur à saumure.

Le dégivrage s’effectue principalement par inversion du processus.

Les LWP ont une particularité. Lorsque la température extérieure baisse, la puissance de chauffage et le COP diminuent, alors que la puissance de chauffage nécessaire augmente.

En dessous du point de bivalence, la puissance de chauffage de la PAC ne suffit plus à couvrir entièrement les besoins en puissance de chauffage. Dans ce cas, un thermoplongeur doit compenser proportionnellement les déficits de puissance.

Pompes à chaleur aérothermiques

Il apparaît clairement que la demande de puissance de chauffage et l’offre de puissance sont contradictoires, ce qui entraîne inévitablement des déficits en termes d’efficacité énergétique (énergie de dégivrage, cycles).

Il est donc devenu urgent de développer des PAC modulantes.

On constate l’avantage considérable de la modulation complète, qui est particulièrement efficace pour les appareils split.

Pompes à chaleur air

Outre le point de bivalence, l’ensemble de la courbe COP est important.

Pompes à chaleur air/eau

attention

Les PAC ne peuvent être sélectionnées de manière judicieuse que si les courbes de puissance de chauffage et de consommation d’énergie complètes sont disponibles.

COP de l’ensemble de la plage de fonctionnement en fonction de la température extérieure et de la température de départ sont connues ! Il faut noter que les parts de puissance éventuellement nécessaires d’un thermoplongeur n’y sont pas prises en compte.

Les indications de triple point utilisées par les fabricants dans les fiches techniques ne sont pas suffisantes.

attention

Les PAC sont judicieusement conçues (sélectionnées) en bivalent (parallèle) avec un thermoplongeur de manière à ce que la part d’énergie auxiliaire du thermoplongeur (point de bivalence) soit <= 1% des besoins annuels en énergie de chauffage lorsque les températures extérieures sont basses !

Un dimensionnement de la puissance à 100% (charge de chauffage) est absurde du point de vue énergétique et économique.

Pompes à chaleur air/eau7

Le coefficient de performance ou JAZ dépend de l’évolution annuelle de la température extérieure.

Les différences par rapport au CJA selon VDI 4650 sont frappantes.

attention

Les pompes à chaleur aérothermiques sont les générateurs de chaleur les plus sensibles. Sans une planification et un dimensionnement précis, il n’est pas possible d’obtenir des coefficients de performance faibles ou élevés. L’historique de l’évolution de la température extérieure est particulièrement important à cet égard.

You may also like

A propos de nous

Contactez-nous pour devenir partenaire

Decor & Design

Editors' Picks

Newsletter

@2022 – All Right Reserved. 

This website uses cookies to improve your experience. We'll assume you're ok with this, but you can opt-out if you wish. Accept Read More

Privacy & Cookies Policy