Pourquoi les chaudières à condensation ?

Dans les années 60, lorsque le chauffage central s’est généralisé, les utilisateurs n’avaient guère d’autre choix qu'une chaudière standard fonctionnant à 90 °C et pourvue d’une régulation très élémentaire. Après la première crise pétrolière au début des années 70, la consommation d’énergie a pris de l’importance en raison de la hausse des prix de l’énergie. Les fabricants ont donc recherché des solutions, par exemple une régulation capable d’adapter la température de la chaudière à la température extérieure (régulation en fonction de la température extérieure) et des chaudières fonctionnant à basse température. Résultat : les pertes d’énergie ont été réduites et le rendement a augmenté. 

Dans les années 90, les questions d’environnement ont occupé le devant de l’actualité : les pluies acides et les émissions d'oxydes azotés lors de la combustion ont suscité notamment de vives inquiétudes. Une réduction de la consommation permettait également de réduire le niveau de pollution, c’est pourquoi le concept des chaudières a été réexaminé et les premières chaudières à condensation ou haut rendement (chaudières HR) ont ainsi vu le jour. 

Auparavant, l’énergie était relativement bon marché et la réduction de la consommation avait moins d’importance. Kyoto, les nouvelles directives sur le CO2 et la hausse soudaine des prix de l’énergie ont toutefois changé la donne. La technique de condensation est alors apparue comme la solution adéquate. La chaudière à condensation actuelle ne chauffe pas le local où elle est installée (faibles pertes par rayonnement), fournit de la chaleur lorsque vous en avez besoin (faibles pertes à l’arrêt) et réduit au minimum les pertes d’énergie vers la cheminée (faibles pertes vers la cheminée). En outre, ce rendement optimal, combiné à la technologie d’un brûleur moderne, produit une très faible émission de polluants. Un atout considérable pour l’homme et son environnement.

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Comment fonctionne une chaudière à condensation ?

Tous les combustibles fossiles sont des hydrocarbures qui se composent en partie d’hydrogène. Un volume d’air de ± 10m³ est nécessaire à la combustion d’1 m³ de gaz naturel. Le résultat : de la chaleur, mais également 8 m³ d’azote, 1 m³ de CO2 et 2 m³ de vapeur d’eau.

La chaleur est répartie dans l’habitation et les gaz de combustion disparaissent par la cheminée. Nous savons que dans nos cuisines la production de vapeur (bouilloire) coûte de l’énergie. En revanche, la condensation de vapeur d’eau peut fournir une grande quantité d’énergie. En refroidissant les 2 m³ de vapeur qui s’échappent normalement par la cheminée en dessous du point de rosée (± 58 °C pour le gaz, ± 47 °C pour le fioul), nous obtenons un supplément de chaleur considérable (chaleur latente).

Dans les chaudières traditionnelles, les effluents gazeux passent par un échangeur de chaleur. L’eau du chauffage central s’écoule par l’échangeur de chaleur et absorbe la chaleur des effluents gazeux. La chaleur ainsi obtenue est égalementappelée « chaleur sensible ». Plus la température des effluents gazeux est basse, plus ils sont refroidis, plus la condensation est importante et plus le rendement de votre chaudière est élevé. Les effluents gazeux sont refroidis jusqu’à une température de cheminée moyenne de 120 °C. 

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Outre cette chaleur sensible, il existe donc également une chaleur non sensible ou latente. Cette dernière se présente lors de la combustion sous forme de vapeur d’eau. La comparaison suivante est plus explicite : la température de cheminée est d’environ 180 °C dans une ancienne chaudière (plus de 20 ans),de 120 °C dans une chaudière basse température et seulement 10 °C supérieure à la température des radiateurs dans une chaudière à condensation. Jugez par vous-même de l’économie réalisée. La chaleur latente est de 6 % pour le fioul et de 11 % pour le gaz naturel. L’économie d’énergie s’élève ainsi de 14 à plus de 35 % pour le gaz et de 7 à plus de 35 % pour le fioul.

A quoi sert précisément le brûleur ?

Le brûleur contribue également au processus de condensation, car il influe sur l’excès d’air présent dans la chaudière. Plus l’excès d’air est restreint, plus le point de rosée des effluents gazeux est élevé et plus la condensation intervient rapidement. La régulation de combustion Lambda Pro Control du brûleur MatriX de Viessmann optimise automatiquement la quantité d’air, permettant ainsi de se chauffer avec différents types de gaz et en intégrant les biogaz. Grâce à cette combustion particulièrement propre, la formation de NOx est limitée à environ 75 %. Les chaudières à condensation de Viessmann sont ainsi largement inférieures aux normes imposées par les directives existantes. Les émissions extrêmement faibles sont possibles grâce au prémélange complet du gaz naturel et de l’air et à la faible température de combustion. Dans les appareils fioul à condensation, des brûleurs à flamme bleue sont utilisés car ils occasionnent également de très faibles émissions.

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Quels types de chaudières à condensation existent ?

Les chaudières à condensation existent dans deux variantes : avec échangeur de chaleur uniquement ou avec condenseur d’effluents gazeux séparé. Le passage pour les effluents gazeux est tellement étroit que la surface de l’échangeur de chaleur reste toujours humide. Un avantage considérable étant donné qu’un échangeur humide absorbe jusqu’à 30 fois plus de chaleur. Cette technique est exploitée de façon optimale par l’échangeur de chaleur Inox-Radial en acier inoxydable des chaudières Viessmann. Sur une surface d’à peine 4 cm, la température passe de 850 à 50 °C. La température des gaz de combustion descend en dessous du point de rosée, la vapeur d’eau se condense, l’échangeur de chaleur absorbe la chaleur libérée et la transmet à l'eau du chauffage central. La technique de condensation permet ainsi d’utiliser la chaleur latente. En outre, elle permet de mieux exploiter la chaleur sensible que les chaudières traditionnelles.

Un rendement de 108 %, est-ce possible ?

Cela semble impossible et pourtant, les chaudières à condensation ont un rendement nominal supérieur à 100 %. Lorsque l’on calcule le rendement des chaudières classiques, la perte d’énergie est évaluée à 11 %. La norme de rendement a donc été fixée à 100 % au lieu de 89 %. La chaudière à condensation comble justement cette perte de rendement. En d’autres termes, le rendement est de 108 % en comparaison aux chaudières classiques (si l’on calcule de manière classique) tandis que le rendement réel est de 97 %.

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Comment obtient-on ce rendement élevé ?

Le secret réside dans l’échangeur de chaleur Inox-Radial, une invention brevetée de Viessmann. Grâce à sa conception unique, les effluents gazeux sont refroidis de façon optimale avant de disparaître par la cheminée. La régulation en fonction de la température extérieure joue également un rôle important : grâce à un capteur extérieur, votre installation s’adapte aux conditions météorologiques. La régulation calcule elle-même la température de l’eau du chauffage central au moyen de la température extérieure. Dans le cas d’une régulation de chaudière classique, l’eau du chauffage central est toujours chauffée à la température de chaudière indiquée (p. ex. 75 °C), sans tenir compte des autres facteurs. Le capteur extérieur est proposé en option, mais fortement recommandé car il permet d’activer la condensation dans votre chaudière. Sans capteur, les températures de la chaudière dépassent presque toujours le point de rosée. Le placement du capteur doit donc être mûrement réfléchi (endroit frais à l’abri du soleil).




Plus de questions

L’eau de condensation est-elle nocive ?

Bien sûr que non. Un appareil à condensation de 24 kW, par exemple, consomme 2 500 m³ de gaz par an, soit l’équivalent d’environ 2 500 litres d’eau de condensation ayant une acidité de 2 à 3 pH (fioul) ou de 3 à 5 pH (gaz). A titre de comparaison, l’acidité du jus de citron est de 2 à 3 pH, tandis que les eaux usées domestiques sont plutôt basiques, avec une acidité de 7 à 10 pH. Lors de l'évacuation dans les égouts, l’acidité doit être au moins de 6,5 pH en Belgique. Lorsque cela est réalisé par prémélange avec les eaux usées domestiques, aucun traitement spécifique n’est requis. Lorsque l’eau de condensation doit être traitée, il est nécessaire d’utiliser une installation de neutralisation. Celle-ci comprend un réservoir rempli d’une matière basique qui transforme l’eau de condensation en une solution plutôt neutre ayant une valeur pH autour de 7. Dans le cas du fioul, un filtre à charbon actif est utilisé pour éviter les dérivés du pétrole.

Une chaudière à condensation est-elle adaptée à toutes les installations ?

Le chauffage par le sol est à privilégier, car sa température de fonctionnement est inférieure à celle des radiateurs. Toutefois, ces derniers fonctionnent aussi parfaitement avec une chaudière à condensation. La consommation sera légèrement supérieure, mais toujours largement inférieure à celle d’une chaudière sans condensation.

Quelle doit être la puissance d’une chaudière ?

Autrefois, les chaudières étaient souvent surdimensionnées. C’était une erreur. L’installateur doit déterminer la puissance adaptée. Pour une habitation normalement isolée, 1 kW par 10 m² suffit. Si l'habitation présente des dimensions compactes, une réserve peut être prévue pour l’eau chaude sanitaire.

Que faut-il prévoir sur le lieu d’installation (chaufferie) ?

Les chaudières existent en version fermée (utilisation de l’air de
l’extérieur) ou ouverte (utilisation de l’air de la chaufferie). Les chaudières fermées requièrent uniquement une ventilation supérieure, tandis que les chaudières ouvertes nécessitent une ventilation inférieure et supérieure. Les chaudières peuvent être installées pratiquement partout et également encastrées. Dans le cas des chaudières ouvertes, l’air est aspiré de l’extérieur par un conduit concentrique séparé ou par un conduit combinant l’amenée d’air et l’évacuation des gaz de combustion. Concernant le fioul et le gaz, la conduite d’évacuation des gaz de combustion peut être réalisée en matière synthétique (PPS) conformément aux normes en vigueur. L’appareil doit également être équipé d’une protection qui arrête le brûleur à une température de combustion de 80 °C. Bien entendu, les matériaux qui évacuent les gaz de combustion doivent résister à l’acidité de l’eau de condensation.

Avec ou sans cheminée ?

Une chaudière ouverte a besoin d’une cheminée pour évacuer les gaz de combustion. Il est nécessaire également que l’extrémité de la cheminée ne puisse pas geler. Une chaudière fermée évacue les gaz de combustion directement vers l’extérieur, souvent au moyen d’un conduit concentrique par lequel est acheminé l’air. Un appareil fermé n’a pas besoin de cheminée, un conduit d’évacuation suffit. En principe, une chaudière fermée peut donc être installée partout. Elle est également plus sûre qu'un appareil ouvert.

Appareil mural ou au sol ?

Le choix entre une chaudière murale ou une chaudière au sol dépend de la place disponible. Les chaudières murales sont peu encombrantes et la plupart d’entre elles fonctionnent sans cheminée. Viessmann propose même des chaudières murales dont la puissance peut atteindre 105 kW. Les chaudières au sol nécessitent davantage de place, mais leur puissance peut être supérieure.

Le chauffage et l’eau chaude sanitaire au moyen d’un seul appareil ? 

Il existe trois possibilités pour préparer l’eau chaude sanitaire : une chaudière CC avec échangeur à plaques intégré, la « chaudière combinée ». Cet appareil comprend un échangeur qui prépare immédiatement de l’eau chaude. Cette solution est certes bon marché, mais offre une quantité d’eau chaude limitée. L’entartrage de l’échangeur requiert un contrôle et un entretien constants. Autre option : l’eau chaude est préparée dans un appareil séparé, par exemple un accumulateur, ce qui garantit un grand confort. La troisième possibilité est un système avec réservoir de stockage, qui combine un échangeur et un réservoir tampon pour offrir un confort d’eau chaude encore plus élevé ainsi qu’un meilleur rendement. La chaudière poursuit la condensation pendant la production d’eau chaude.

Thermostat et régulation de température

Un thermostat d’ambiance ou des vannes thermostatiques séparées sur les radiateurs permettent de régler la température avec précision dans chaque chambre. Il est possible de choisir entre une régulation modulante et une régulation en fonction de la température extérieure. Des mesures simples qui améliorent le confort et contribuent à utiliser l’énergie de façon rationnelle car la température et donc la consommation s’adaptent à la situation. L’installation de vannes thermostatiques donne droit également à une prime ainsi qu’à une réduction d’impôts.

Quelle est l’influence de la technique de condensation sur l'environnement ?

Comme les sources d’énergie fossiles s’épuisent lentement, nous devons tout mettre en œuvre pour réduire la consommation d’énergie au minimum, ce qui permet de réduire en outre les coûts de chauffage. Un avantage immédiat pour vous. Bien entendu, les intérêts sont également écologiques : dans tous les secteurs industriels, des normes très strictes sont appliquées en vue de réduire les émissions de polluants. Il s’agit pour l’essentiel des oxydes azotés (NOx), des monoxydes de carbone (CO) et des dioxydes de carbone (CO2). Des oxydes de carbone et des oxydes azotés sont libérés pendant la combustion. Le dioxyde de carbone est considéré comme l’une des causes principales de l’effet de serre. Avec les oxydes azotés, ils sont responsables notamment de la formation des smogs et des pluies acides. Que ce soit avec le fioul ou le gaz, des acides se forment lors de la condensation, notamment du gaz carbonique et de l'acide nitrique. Le fioul produit du sulfite et du sulfate, et du soufre est également libéré lors de la combustion. L’utilisation d'aciers très alliés dans la chaudière permet de protéger les surfaces de chauffe de façon permanente contre la corrosion. Pour éviter les dépôts de sels qui peuvent être source de calcaire, l’eau de condensation et les effluents gazeux s’écoulent dans le même sens (principe du courant continu), ce qui crée un effet autonettoyant. La technique de condensation fournit un rendement optimal avec une consommation réduite et une très faible émission de polluants.  

Puis-je utiliser un robinet mélangeur à 4 voies ?

En cas d’application de circuits mélangeurs, il est possible d’utiliser un robinet mélangeur à 4 ou 3 voies. Ces deux robinets réalisent un prémélange de l'eau d’alimentation et de l’eau de retour pour transmettre la température idéale au système de chauffage. Dans les chaudières à condensation, les robinets mélangeurs à 4 voies doivent être remplacés par des robinets mélangeurs à 3 voies. Les robinets mélangeurs à 4 voies renvoient en partie l’eau de départ directement vers la chaudière. Auparavant, ils étaient fréquemment utilisés dans les chaudières classiques pour éviter les températures de retour trop basses. En revanche, dans les chaudières à condensation, nous recherchons précisément des basses températures de retour.

Puis-je utiliser une bouteille de mélange ou un collecteur ouvert ?

Uniquement lorsque cela est nécessaire. En cas de déséquilibre hydraulique au niveau de l’installation, on utilise un séparateur hydraulique ou un distributeur sans pression. Les installations avec différents circuits auront toujours des débits variables au niveau secondaire, p. ex. des habitations avec un chauffage par le sol en bas et des radiateurs à l’étage. Ces débits variables peuvent influencer le fonctionnement de l’appareil de chauffage. Lorsque le débit secondaire (débit d’installation) est supérieur au débit primaire (débit de l’appareil), il convient d’utiliser un séparateur hydraulique dans des chaudières à condensation en tenant compte bien entendu des exigences spécifiques du fabricant.

Suis-je l’un des premiers à utiliser la technique de condensation ?

Non, des centaines de milliers d’utilisateurs vous ont déjà précédé. La technique de condensation gagne de plus en plus de terrain. En raison notamment de l’offre élargie des constructeurs, de la meilleure maîtrise des chaudières à condensation par les installateurs et des avantages fiscaux de l’administration fédérale, le nombre de chaudières pourvues du label Optimaz Elite ou HR-TOP ne cesse de croître. Nous prévoyons que la chaudière sans condensation disparaîtra rapidement du commerce ; les chaudières à condensation représentent déjà plus de 70 % du marché.

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