Essai relatif au principe de changement de gaz dans les Hauts de France sur les chaudières utilisant le gaz naturel

I – Le Gaz alimentant les chaudières

a) Familles de gaz subdivisées en groupes

– Première famille           :         – Groupe C

Il s’agit ici d’un mélange hydrocarbure-air, gaz de reformage (Recknagel – 3ème édition – Page 295). Cette première famille renferme également d’autres groupes comme le A et le B d’où encore une fois l’intérêt de bien préciser la famille à laquelle on fait référence si la même terminologie est employée dans deux groupes distincts.

– Seconde famille           :         – Groupe H (High) ou (Haut Pouvoir calorifique)

– Groupe L (Low) ou B (Bas Pouvoir calorifique)

                                                 

Il s’agit ici de gaz « méthane » ou gaz naturel. Dans la très grande majorité des cas il s’agit d’un mélange gazeux avec une prédominance de gaz méthane.

– Troisième famille         :         – Groupe P (propane)

                                                 – Groupe B (butane)

                                                   – Groupe B/P (Mélange butane + propane)

Il s’agit ici de gaz de pétrole liquéfié (GPL) gaz propane (P) ou butane (B)

          Dans la suite de l’exposé la première famille de gaz ne sera pas abordée car elle n’a pas de pertinence significative pour le sujet que je traite.

          La terminologie « Groupe L (Low) » est employée dans le journal officiel de l’union Européenne – Publication du : 14/06/2018 – Rubrique C 206/9. En France on parle de Groupe B (Bas pouvoir calorifique) mais il s’agit bien du même type de gaz. Dans la suite je continuerais à employer la terminologie officielle à savoir Groupe L. En effet il ne me semble pas judicieux pour des raisons de compréhension, d’utiliser la terminologie « Groupe B » sans préciser qu’il s’agit du gaz de la seconde famille car il existe un « Groupe B » pour le gaz de la troisième famille (voir descriptif plus haut). Donc pour des raisons de simplicité (raccourci) d’expression je n’utiliserais que le terme de gaz du « Groupe L » sous-entendu qu’il s’agit bien du gaz de la seconde famille.  

          Pour cette raison je souhaiterais faire une simple remarque afin d’attirer l’attention des médias spécialisés ou non, sur la terminologie employée qui pourrait être source de confusion chez certaines personnes non initiées. Il est bien évident pour moi que tous les intervenants communiquant sur le sujet du changement de gaz dans les Hauts de France, moi compris, peuvent par simple oubli faire une erreur de formulation. Il me semble important de chercher à utiliser autant que possible la même terminologie afin de faciliter la compréhension du plus grand nombre. A ce sujet je remarque deux petites imprécisions à ce sujet, celui du réseau GRDF qui indique sur son site le terme de « clients alimentés en gaz B » sans préciser qu’il s’agit du gaz de la seconde famille. Il me semble judicieux d’opter soit pour la terminologie « gaz du groupe B de la seconde famille » ou plus simplement gaz du groupe L sans être forcé de préciser qu’il s’agisse de la seconde famille tout simplement parce qu’il n’y a pas de groupe L dans la première ou la troisième famille, en tout cas à ma connaissance.

Imprime écran prit le : 15/04/2020 sur le site du réseau GRDF   

 Imprime écran pris le même jour sur le site la voix du nord (LA VDN) du 15/04/2020

   

Il n’est nullement question ici de polémiquer sur ce détail de terminologie mais je trouvais utile d’apporter un éclaircissement à mes propres lecteurs. Encore une fois si vous découvrez une imprécision dans mes écrits je reste ouvert à toutes observations détaillées, documentées et précises de votre part.

b) L’indice de Wobbe des groupes de gaz L et H

          Chaque Groupe de gaz peut être caractérisé par son indice de Wobbe (W) il est l’indicateur permettant d’apprécier l’interchangeabilité des gaz entre eux mais pas seulement…..

Rappelons la formule 1 suivante permettant de calculer l’indice de Wobbe (W) :

Avec : W : Indice de Wobbe (kWh/m3) – PCS : Pouvoir Calorifique Supérieur (kWh/m3) et « d0 » densité du gaz par rapport à l’air

          Afin de calculer l’indice de Wobbe des gaz L et H il est nécessaire de préciser les termes de l’équation :

– PCS (Pouvoir Calorifique Supérieur) du gaz L. Pour cela je reprends un extrait de la fiche technique GRDF intitulée : « comprendre les coefficients de conversion » ci-dessous :

– PCS (Pouvoir Calorifique Supérieur) du gaz H. Pour cela je reprends l’extrait d’un fascicule édité par le Cégibat en page 24/32 de janvier 2007 ci-dessous

– d0 (densité) des gaz L et H par rapport à l’air. Pour cela je reprends l’extrait d’un fascicule édité par le Cégibat en page 24/32 de janvier 2007 ci-dessous :

– Les calculs nous donnent respectivement un indice de Wobbe pour les gaz du groupe L et H :

Gaz de Groningue – Groupe L

– PCS du gaz L                                                        : 10,0 kWh/m3

– d0 (densité du gaz L par rapport à l’air)           : 0,64

– W1 gaz L = 10,0 / √ 0,64                                      : 12,5 kWh / m3

– W donné dans la littérature*                              : 12,8 kWh / m3

* Recknagel – Troisième édition – Page 299

Gaz de la mer du nord – Groupe H

– PCS du gaz H                                                      : 11,4 kWh/m3

– d0 (densité du gaz L par rapport à l’air)            : 0,63

– W2 gaz H = 11,4 / √ 0,63                                     : 14,3 kWh / m3

– W donné dans la littérature*                               : 14,4 kWh / m3

* Recknagel – Troisième édition – Page 299

          De manière générale on remarque que les indices de Wobbe calculés ici sont sensiblement égaux aux indices de Wobbe donnés dans la littérature. La différence n’est pas significative pour l’étude de cas suivant.

II – Les chaudières utilisant le gaz des groupes L et H

a) Catégorie des chaudières gaz

          Les catégories d’appareils sont définies d’après la famille, le groupe et les pressions de gaz pour lesquelles ils sont conçus. Certains appareils peuvent présenter une terminologie de catégorie un peu différente.

          De manière générale il existe 3 catégories d’appareil gaz : I, II et III ainsi qu’une multitude de sous catégories. Nous ne retiendrons ici que ceux de la deuxième et de la troisième famille à savoir :

– Catégories simples      :         I 2 E+

– Catégories doubles      :         II 2 E+3+

          La catégorie de l’appareil que l’on peut retrouver sur la plaque signalétique de la chaudière sera l’un des critères qui permettra d’avoir une première indication sur la possibilité ou non qu’a un appareil de passer d’un gaz du groupe H au groupe L cependant celui-ci ne sera pas le seul critère, d’autres facteurs devront être à considérer en sachant qu’il est impossible de tout prévoir par avance et chaque cas sera donc à étudier de manière individuelle avec quelques fois des cas qui ne trouveront pas de réponses certaines, par exemple dans le cas où la plaque signalétique de l’appareil est illisible et qu’il n’y a plus aucun document retraçant l’historique de l’appareil, d’autres situations peuvent se présenter sans en avoir une idée précise à l’heure où j’écris ces phrases.

– Catégories simples      :         I 2 E+

          Appareils n’utilisant que le gaz du groupe E de la seconde famille sous-entendu groupe L et H et fonctionnant sans intervention sur l’appareil avec un couple de pression de 20 et 25 mbar.

– Catégories doubles      :         II 2 E+3P équivalent à II 2 E+3+

          Appareils susceptibles d’utiliser les gaz du groupe E de la seconde famille (gaz naturel) sous-entendu gaz du groupe L et H et les gaz de la troisième famille (propane et butane). L’utilisation des gaz de la deuxième et de la troisième famille se faisant respectivement dans les mêmes conditions que pour les catégories I2E+ et I3E+.

          Pour ne rien arranger certains fabricant utilise une terminologie différente. En effet on pourra rencontrer la terminologie suivante :

– Catégories doubles      :         II 2 E+3P au lieu de II 2 E+3+

          On pourra également rencontrer sur des chaudières des années 1980 à 1990 la catégorie suivante :

– Catégorie double         :         II 23 + AP/AB     

          Ces plaques particulières sont présentées sous la forme de deux exemples dans la suite de l’exposé ci-dessous

Plaque signalétique de la chaudière murale  SD 123 C de 1992 

AP / AB : probablement pour Air Propané / Air Butané

Plaque signalétique de la chaudière sol Hydrotherme de 1985

Enfin on peut également lire en page 13 du Recknagel – 3ème édition – Tome 2 sortie en 1996 la même terminologie. A ce titre l’auteur inscrit ce qui suit :

Ces deux présentations montrent qu’il sera nécessaire d’étudier au cas par cas chaque dossier afin de savoir si la chaudière est compatible ou non pour passer d’un gaz du groupe L au groupe H. En effet l’encadré parle de : « pression respective d’alimentation » mais alors ……..

          Les choses sont loin d’être simples car la pression d’alimentation d’un appareil gaz n’est rien d’autre que la valeur de la pression du gaz à l’entrée de l’électrovanne gaz équipant la chaudière quand celle-ci ne fonctionne pas, c’est-à-dire quand la chaudière est au repos, on parle également de pression amont statique (PAMS). Si l’on reprends la plaque signalétique de la chaudière hydrotherme par exemple on observe (voir encadré bleu) :

– G.L. (Gaz de Lacq sous-entendu gaz H)                       : 18 mbar

– G.G. (Gaz de Groningue sous-entendu gaz L)             : 25 mbar

          Ces deux valeurs de pression 18 mbar pour le gaz du groupe H et 25 mbar pour le gaz du groupe L, sont des : « pressions respectives d’alimentation » on parlera dans la suite de l’exposé de pression amont statique (PAMS). Ces pressions sont en vigueur en 1985.

          Par la suite ces pressions amonts statiques respectives ont évoluées. Elles sont respectivement à ce jour (16/04/2020) de :

– Gaz du groupe H                                                           : 20 mbar

– Gaz du groupe L                                                           : 27 mbar

          La pression amont statique est obtenue grâce à différentes méthodes je peux en citer deux :

– le poste de détente de quartier qui reprend plusieurs habitations

– le détendeur individuel de coffret  

          Lorsque la pression amont statique (PAMS) du gaz du groupe L est passée de 25 à 27 mbar aucun changement n’a été opéré sur les appareils tout simplement parce que les appareils restaient alimentés en gaz du même groupe dans notre cas le gaz du groupe L.

          Il n’est nullement question de prétendre dans cette étude d’apporter une réponse certaine à toutes les situations qui seront rencontrées sur le terrain. Etant moi-même un homme de terrain je cherche dans la majorité des cas à garder les pieds sur terre, j’évite le plus possible ce que nomme le : « hors sol ». Cependant la réalité du terrain me montre tous les jours que chaque cas est unique et même si la grande majorité des situations se déroulerons selon moi dans de bonnes conditions avec la conservation en place de l’appareil existant, nous aurons également de manière ponctuelle à faire face à des situations particulièrement complexes qui ne permettront pas de rendre un avis certains sur la conservation en place de la chaudière et surtout son adaptation au passage du gaz du groupe L (Groningue) au gaz du groupe H (Mer du nord ou autres).

          Nous pouvons à titre d’exemples non exhaustifs et non limitatifs entrevoir certains types de complications :

          a) Plaque signalétique de la chaudière illisible, manquante (décollée) ou         inaccessible.

          b) Cahier technique de la chaudière absent avec impossibilité de l’obtenir auprès du        constructeur rendant impossible la lecture du chapitre sur les caractéristiques gaz.

          c) Absence de relèves graphiques des pressions gaz amont et aval de la chaudière    avant le changement de gaz. Ce que j’appelle l’emprunte gaz du fonctionnement de        la chaudière. Dans la suite de l’exposé je vous présenterez ce qu’est une emprunte    gaz du fonctionnement de l’appareil. De manière générale absence de relèves           générales précises sur la chaudière avant le changement de gaz.

          d) Absence d’historique précis de l’état de l’appareil avant le changement de gaz.       Même si la chaudière est entretenue annuellement il est possible voir courant qu’il    n’y ait aucune série de valeurs caractéristiques relevées comme la pression gaz       amont statique, la pression gaz aval à l’électrovanne gaz ou la pression gaz aval à la      nourrice (c’est essentiellement cette série de valeurs que l’on aura besoin).

          e) Absence de point de mesure gaz sur la chaudière elle-même (non prévu lors de          l’élaboration) en particulier au niveau de l’aval à la nourrice.

          f) D’autres cas peuvent se présenter sans avoir étaient envisagés dans les points ci- dessus.

à Par contre ce qu’il faut absolument retenir c’est que l’âge de l’appareil n’est en aucun cas un critère systématique permettant de rendre un avis évidant sur la non adaptabilité de la chaudière ancienne au passage du gaz du groupe L au gaz du groupe H. A l’inverse ce n’est pas non plus un critère universel d’adaptabilité systématique.      

          Afin d’illustrer mes propos et toujours dans le soucis de garder : « les pieds sur terre » je vais traiter d’un cas précis mais fictif afin d’illustrer un peu mon exposé. Ce cas est bien évidemment un cas général qui ne présente en soi aucune particularité ni même complexité.

          III – Approche concrète et collecte de données permettant de poser la situation

          A la question : « est-ce que ma chaudière sera adaptée pour passer du gaz du groupe L au gaz du groupe H sans réaliser aucun investissement et en ayant la certitude que ce passage se passe sans aucun problème pour tout le monde  ? »

          Je répondrais par : « tout d’abord il y aura forcément un investissement financier qu’il soit pris en charge partiellement par le réseau GRDF ceci ne fait aucun doute cependant la prise en charge ne sera que partielle. Ensuite il n’y a aucune certitude qui tiennent, elles finissent toutes un moment ou un autre par s’effondrer, il y aura donc forcément des problèmes ….. gérables »

          J’ajouterais que : « si problème il y a, il faudra impérativement que nous assistions nos clients et assurons avant tout leur sécurité, tout ceci pourra être réalisé par des mesures et des contrôles précis comme la mesure du monoxyde de carbone ambiant pendant le fonctionnement de la chaudière ainsi que d’autres protocoles de mesures permettant de prendre le maximum de précautions afin d’assurer cette sécurité bien entendu malgré tout ceci des problèmes pourront survenir. A nous tous, clients et professionnels de les gérer ensemble en ayant la meilleur approche et attitude possible »

          Pour l’heure entrons dans le vif du sujet …….

          Avant le passage au nouveau gaz un état des lieux est réalisé selon le protocole suivant :

          Nous sommes donc toujours avec une chaudière fonctionnant au gaz du groupe L (gaz de Groningue G25) et nous allons passer au gaz du groupe H (Gaz de la mer du nord par exemple G20)

a) Plaque signalétique de la chaudière (Photo 1)  

1° – Marque                                                           : De Diétrich

2° – Modèle                                                            : DTG 125 Eco.Nox

3° – Catégorie                                                         : II 2E +3P

4° – Puissance utile                                                : 24 kW

5° – Débit calorifique                                              : 26,7 kW

6° – Débit gaz G20* (1013 mbar et 15°C)              : 2,82 m3/h

7° – Débit gaz G25* (1013 mbar et 15°C)              : 3,00 m3/h

          * La terminologie G20 ou G25 correspond à des gaz d’essai qui sont « assimilables » pour le gaz G25 au gaz du groupe L et le gaz G20 au gaz du groupe H.

b) Electrovanne gaz (Photo 2)

– PAMD       : Pression Amont dynamique à l’électrovanne gaz

– PAMS        : Pression Amont statique à l’électrovanne gaz (elle se prend au même                        emplacement que la PAVD)

– PAVD        : Pression Aval dynamique à l’électrovanne gaz

– PAVD        : Pression Aval dynamique à la nourrice

c) Plaque signalétique de l’électrovanne gaz (Photo 3)


d) Cahier technique du constructeur (page de garde)

Page 58 – Equipement, pression, débit de gaz

A partir de la page 58 nous sélectionnons les informations pertinentes de la chaudière modèle DTG E 125 Eco.Nox

e) Données techniques gaz de la chaudière

– Tube injecteur* brûleur H et L                 : 210 B

– Pression nourrice H                                  : 15 mbar

– Pression nourrice L                                   : 19 mbar

– Diaphragme H et L                                    : D 7 S

– Débit gaz H                                                : 2,8 m3/h

– Débit gaz L                                                : 3 m3/h

* Tube injecteur : je préfère cette terminologie plutôt que : « injecteur » et ceci afin de ne pas confondre le tube injecteur avec l’injecteur de la veilleuse. La veilleuse pouvant également être dénommée brûleur d’allumage.

f) Tube injecteur – 210 B (Photo 4)

– Diamètre du trou du tube injecteur        : 2,1 mm

– Longueur du tube (hors filetage)              : 39 mm

– Diamètre extérieur du tube                     : 10 mm

L’ensemble de ces dimensions ont été prise par mes soins

g) Diaphragme de l’électrovanne gaz (situé en partie aval de l’électrovanne) (Photo 5)

– Référence diaphragme          : D 7 S

– Diamètre de l’orifice              : 7 mm

Cette dimension a été prise par mes soins

          A la lecture de la plaque signalétique de la chaudière, le constructeur indique que sa chaudière appartient à la catégorie : II 2E +3P.  (a) Plaque signalétique de la chaudière (Photo 1) ce qui signifie selon la terminologie en vigueur :

          Appareils susceptibles d’utiliser les gaz du groupe E de la seconde famille (gaz naturel) sous-entendu gaz du groupe L et H et les gaz de la troisième famille (propane et butane). L’utilisation des gaz de la deuxième et de la troisième famille se faisant respectivement dans les mêmes conditions que pour les catégories I2E+ et I3E+. (c) Catégorie des chaudières gaz.

          Ceci est corroboré par la page 58 du cahier technique constructeur qui stipule que les tubes injecteurs pour les gaz des groupes L et H sont des 210 B et que le diaphragme pour les mêmes groupes de gaz est le D 7 S.

          Cependant on remarque que la pression aval à la nourrice est différente :

– Pression nourrice H                                  : 15 mbar

– Pression nourrice L                                   : 19 mbar

          Pour cela il sera vraisemblablement nécessaire d’intervenir sur la vis du régulateur de pression lorsque le brûleur sera en fonctionnement afin de réduire la valeur de la pression gaz aval à la nourrice en la faisant passer de 19 à 15 mbar dynamique.

          Il est nécessaire de contrôler avant toute chose la valeur de pression aval dynamique à la nourrice ainsi que la pression amont statique et la pression aval dynamique à l’électrovanne gaz.

          Pour cela il est nécessaire de réaliser ce que je nomme : « l’emprunte gaz du fonctionnement de la chaudière » ceci avant le passage du gaz L en gaz H. Voici comment je réalise cette opération :

h) Prise des pressions gaz amont et aval, statique et dynamique à la chaudière (Photo 6)

Un agrandissement de la prise de vue de la photo 6 ci-dessus peut être consulté à la photo 2.

          – Cette emprunte gaz est sauvegardée sous la forme de trois courbes en fichier type .csv. Nous obtenons une emprunte gaz avant le changement de gaz.

          – La mesure dure au minimum une demi-heure au total, brûleur à l’arrêt (pression statique) et ensuite brûleur en fonction (pression dynamique). Une prise de la température Départ / Retour chauffage pourra être réalisée en même temps ainsi que d’autres mesures le cas échéant sur avis personnel.

Pour cette chaudière voici ce que cela donne :

Un agrandissement de la prise de vue de la photo 6 ci-dessus peut être consulté à la photo 2.

          – Cette emprunte gaz est sauvegardée sous la forme de trois courbes en fichier type .csv. Nous obtenons une emprunte gaz avant le changement de gaz.

          – La mesure dure au minimum une demi-heure au total, brûleur à l’arrêt (pression statique) et ensuite brûleur en fonction (pression dynamique). Une prise de la température Départ / Retour chauffage pourra être réalisée en même temps ainsi que d’autres mesures le cas échéant sur avis personnel.

Pour cette chaudière voici ce que cela donne :

– J’analyse ensuite le tracé (nous voyons dans ce cas que la mesure totale à durée plus d’une heure elle a commencée à 15 :00 :24 pour se terminer à 16 :03 :04).

– L’objectif étant de savoir si l’électrovanne gaz est équipée de la vis de régulation de la pression gaz ou non et si celle-ci est fonctionnelle. A ce titre le tracé correspondant à la pression aval à la nourrice (tracé de couleur bleu) présente une variation de niveau,  justement parce que j’ai manœuvré cette vis de régulation.

          A ce titre je déconseille formellement à toutes personnes non initiées, professionnelle ou non, de manœuvrer à l’aveugle cette vis. Ceci doit être laissé à des spécialistes ayant les compétences et le matériel adéquate.

– Le tracé vert donne la valeur de la pression dite amont statique et dynamique à l’électrovanne gaz de la chaudière. Il s’agit de la pression amont du réseau GRDF elle est dans tous les cas un indicateur important qui permet de se rendre compte de la pression du gaz en sortie de compteur ainsi que de la manière dont peut se comporter le détendeur individuel. Sa valeur mais aussi son évolution dans le temps est fondamental.

– Le tracé gris donne la valeur de la pression dite aval dynamique (en statique la valeur est toujours nulle) à l’électrovanne gaz. Cette valeur est essentiellement indicative dans la majorité des cas.

– Le tracé bleu donne la valeur de la pression dite aval dynamique (en statique la valeur est toujours nulle) à la nourrice. Cette valeur est essentielle car c’est bien cette valeur qui devra être à comparer voir à aligner avec la valeur inscrite dans le cahier technique du constructeur de la chaudière.

 IV – Synthèse des résultats – Orientation possible mais devant être validée par GRDF

          – De manière générale l’orientation que je rendrais au client ne sera en aucun cas opposable au réseau GRDF qui reste en tout cas en qui me concerne la seule référence officielle. En d’autres termes le choix rendu par le technicien GRDF primera toujours devant l’avis que je pourrais rendre, je propose une orientation possible et le réseau valide ou pas cette orientation. Cependant l’orientation que je formulerais à savoir : « peut-on conserver ou doit-on remplacer sa chaudière afin de permettre le passage du gaz L au gaz H » sera dans tous les cas suivi d’un détail complet technique donc d’un justificatif, il me semble donc pertinent que GRDF devra également de son côté justifier de manière précise, détaillée et compréhensible à l’usager le choix qu’il rendra lors d’un remplacement de chaudière rendu nécessaire.

          La question initiale qui est l’objet de cet essai est la suivante :

« Est-ce que ma chaudière sera adaptée pour passer du gaz du groupe L au gaz du groupe H en ayant le maximum de chance de minimiser les risques d’anomalies après transformation ou réglage de celle-ci ? » Ceci sous réserve d’avoir collecté l’ensemble des éléments détaillés au a) dans la suite de l’essai cette liste n’étant nullement restrictive ni même limitative elle reste par contre une approche minimale.

a) Synthèses des éléments collectés sur le terrain

– Marque                                                                                                        : De Diétrich

– Modèle                                                                                                        : DTG125Eco.Nox

– Puissance utile (donnée constructeur)                                                       : 24 kW

– Débit calorifique (donnée constructeur)                                                     : 26,7 kW

– Rendement nominal PCI calculé selon données constructeur                   : 90 %

– Rendement utile PCS à Tm = 70°C (donnée constructeur)                       : 81 %

– Rendement utile PCI à Tm = 70°C calculé selon données constructeur          : 90 %

– Débit gaz G20* (1013 mbar et 15°C) (donnée constructeur)                     : 2,82 m3/h

– Débit gaz G25* (1013 mbar et 15°C) (donnée constructeur)                     : 3,00 m3/h

– Débit gaz G25* mesuré et corrigé au comptage                                         : 2,52 m3 / h

* La terminologie G20 ou G25 correspond à des gaz d’essai qui sont « assimilables » pour le gaz G25 au gaz du groupe L et le gaz G20 au gaz du groupe H.

On observe un écart que je suppose depuis l’origine à 16% sur le débit alors que la norme autorise un maximum de (+/-) 5% sur le débit G25.

Le coefficient de correction au comptage a été calculé à 0,97

Le débit de gaz réellement mesuré (Qm) sur le terrain : 2,6 m3/heure

– Gaz d’origine                                                                                                : Groupe L

– Catégorie de la chaudière                                                                           : II 2E +3P

– Diamètre (D1) du tube injecteur pour les gaz de type L                            : 2,1 mm

– Indice de Wobbe (W1) du gaz de groupe L                                                  : 12,5 kWh / m3

– W2 gaz H = 11,4 / √ 0,63                                                                             : 14,3 kWh / m3

– Pression (P1) aval dynamique à la nourrice pour le gaz L constructeur         : 19 mbar

– Pression aval dynamique moyenne mesurée*1 à la nourrice gaz L                  : 15,5 mbar

*1 La mesure devra se faire sur au minimum 10 minutes cumulé ou continu

On remarque déjà dans cette situation que la chaudière à la livraison n’a pas été réglée à la pression aval dynamique indiquée par la fabricant l’usager ne déclare aucune anomalie particulière depuis que j’ai cette chaudière en charge. Je rappelle que je n’installe pas les chaudières et celle-ci ne fait pas exception à la règle comme je l’indique dans la page d’accueil de mon site internet.

– Changement des tubes injecteurs                                                              : non*2

– Changement du diaphragme de l’électrovanne gaz                                  : non*2

*2 Ceci pouvant être corroboré par un écrit émanant directement du constructeur de la chaudière. En l’absence un écrit émanant du constructeur sera nécessaire.

– Présence d’un régulateur de pression l’électrovanne gaz                         : oui

– Pression amont statique moyenne mesurée*3                                           : 24,9 mbar

*3 La mesure devra se faire sur au minimum 10 minutes cumulé ou continu

          Selon les données constructeur les tubes injecteurs (Photo 4 ci-dessus) sont les mêmes pour le gaz L que pour le gaz H le diamètre de l’orifice de sortie du tube injecteur D2 = D1= 2,1 mm.

          A partir de là nous pouvons calculer grâce aux indices de Wobbe eux-mêmes calculés au I b) ci-dessus la pression aval dynamique à la nourrice qu’il faudra appliquer à l’électrovanne gaz afin de passer du gaz L au H. Ce calcul se fera suivant la formule :

P2 = P1 x (W1 / W2)2 x (D1 / D2)4     

– P1              : 19 mbar              (donnée constructeur)

– W1             : 12,5 kWh / m3    (calcul personnel)

– W2             : 14,3 kWh / m3    (calcul personnel)

– D1 = D2     : 2,1 mm               (donnée constructeur)

P2 = P1 x (W1 / W2)2 x (D1 / D2)4

P2 = 19 (12,5/14,3)2 x (2,1/2,1)4

P2 = 19 x (0,8) x (1)

P2 = 15,2 mbar

          Afin d’appuyer le résultat de ce calcul il est utile de reprendre le tableau du constructeur ci-dessous

Nous observons que le calcul (P2 : 15,2 mbar) nous donne une valeur sensiblement égale à la valeur du fabricant (Pf = 15 mbar).

          Pour conclure :

          Pour passer cette chaudière de marque De Diétrich modèle DTG125Eco.Nox d’un gaz L à un gaz H il ne semble y avoir aucune transformation selon le fabricant c’est-à-dire que l’architecture du brûleur est adaptée, les tubes injecteurs sont adaptés, le diaphragme est adapté, l’électrovanne gaz possède bien une vis de régulation permettant sous réserve de son bon fonctionnement de faire varier dans une plage déterminée la pression aval dynamique à la nourrice. Il restera à déterminer si au final cette plage de variation permise par la vis du régulateur de l’électrovanne gaz reste dans un domaine acceptable. En effet si nous posons le problème suivant :

– Pression amont statique du réseau GRDF*5 actuel normalement           : 27 mbar

*5 en réalité cette valeur de 27 mbar est dite « académique » car des mesures pratiques révèlent que cette valeur peut osciller entre 25 et 31 mbar voir plus chez certains client.

– Pression aval dynamique à la nourrice pour le gaz du groupe L              : 19 mbar*6 

*6 pour ce modèle de chaudière et quel que soit la puissance nominale de l’appareil selon les données constructeur.

– Pression aval dynamique à la nourrice pour le passage du gaz H           : 15 mbar*6

          Nous observons que nous avons une poussée d’environ 27 mbar (avec un minimum de 25 mbar ainsi qu’un maximum pouvant atteindre 31 mbar voir plus dans certains cas) nous abaissons cette pression actuellement de 27 mbar statique à 19 mbar dynamique soit une régulation stable 8 mbar. Avec l’usage du gaz du groupe H nous devons abaisser cette poussée de 27 mbar statique à 15 mbar dynamique soit une régulation stable (dans ce cas précis) de 12 mbar c’est-à-dire qu’il y a une variation de 50 % dans ce cas. Il est difficile de certifier que le régulateur de pression équipant l’électrovanne gaz permettra de faire varier la pression de 27 mbar statique à 15 mbar dynamique pour toutes les chaudières. Si telle n’est pas le cas des solutions existes par exemple il sera peut être nécessaire de demander au réseau GRDF de faire varier sa pression amont statique à la baisse par exemple en la faisant passer de 27 mbar à 20 mbar. Ou bien il sera peut être possible de laisser fonctionner la chaudière avec une pression aval dynamique à la nourrice un peu différente de celle donnée par le constructeur sous réserve qu’elle ne présente pas un danger pour la sécurité des usagers sachant que dans le doute sur la sécurité des usagers la prudence prime devant toutes autres considérations cependant à ce stade je ne perçois pas le type de danger pouvant résulter de cette légère variation de pression aval dynamique à la nourrice si ce n’est dans la majorité des cas une très légère surconsommation de gaz voir un léger « inconfort » thermique. De manière générale il faut bien considérer que :

          – Premièrement l’ensemble du parc de chaudière dans les Hauts de France est assez largement surdimensionné d’origine sauf cas particulier

          – Deuxièmement j’observe systématiquement (voir ce cas précis qui est un cas réel) déjà des écarts important dans la valeur de pression aval dynamique à la nourrice par exemple pour ce cas :

          – Pression aval dynamique nourrice données constructeur               : 19 mbar

          – Pression aval dynamique nourrice moyenne mesurée                             : 15,5 mbar

Ceci montre que cette chaudière est déjà réglée pratiquement à la valeur de la pression aval dynamique à la nourrice pour le gaz du groupe H alors que nous sommes toujours en gaz du groupe L (chaudière située dans la ville de Lomme et le jour des mesures était le : 28/01/2020).

          Tout ceci afin d’attirer l’attention des usagers sur le fait que certes il pourra et il y aura des problèmes par-ci  par-là cependant je reste persuadé que la grande majorité des chaudières actuelles passeront sans encombre et sans de lourds investissements du gaz L au gaz H. Encore une fois l’âge de la chaudière n’est en aucun cas un critère premier dans le choix formulé de garder ou non un appareil.

          A ce titre le choix de profiter de remplacer sa chaudière à ce moment tiendra plus à mon avis sur le modèle de chaudière lui-même par exemple une chaudière murale haut de gamme qui à 20 ans serait susceptible d’être remplacée sans trop se poser de questions par rapport à une chaudière sol de moyenne gamme qui à 25 ans. Tout simplement parce que la durée du vie moyenne d’une chaudière murale se situe entre 10 et 15 ans alors qu’une durée de vie d’une chaudière fonte au sol est d’environ 35 à 40 ans. Maintenant chaque cas doit être étudié par un spécialiste afin que l’usager puisse rendre un avis éclairé.

          Dernière il me semble évident de s’y prendre bien en amont du remplacement même afin de se préparer car le moment venu c’est-à-dire peu de temps avant la phase de passage au nouveau gaz celui du groupe H tout le monde voudra avoir des réponses, les professionnels seront débordés par l’afflux de demandes et ils devront par nécessité et non par choix rendre des avis à la chaine ce qui entrainera inévitablement des erreurs voir pour un minimum d’individus un bon moyen de profiter de la situation pour vendre de nouveaux appareils cependant je reste intimement persuadé que si cela se fait ce ne sera qu’à la marge.

          Voilà ! Mon essai relatif au principe de changement de gaz dans les Hauts de France sur les chaudières utilisant le gaz naturel touche à sa fin il démontre si il en était utile que tout cela reste assez aride et laborieux donc que ceci aura un coût celui-ci sera en partie prit en charge par le réseau GRDF ou par l’état en cas de remplacement de chaudière mais qu’il y aura quand même une partie de la charge qui reviendra aux ménages. Je pense qu’une bonne préparation quelques années à l’avance est primordiale et qu’elle est sous la responsabilité des particuliers. Les spécialistes professionnels quant à eux devraient dès à présent réfléchir à la question, la partager avec tous les autres acteurs de la filière afin de sortir une démarche commune la plus simple et la plus efficace possible permettant de passer cette « transition de groupe » de manière éthique et pertinente.

          A titre de complément je reste à votre disposition pour réaliser une étude de faisabilité comme présentée ci-dessous de votre chaudière son coût est de 135 € déplacement compris elle dure au minimum 1 heure sur place et elle comprend :

– Intervention sur site (à votre domicile)   

– Prise de mesures et une collecte de données sur le modèle de celles proposées dans l’essai présenté

– Etude en laboratoire de l’emprunte gaz de votre chaudière

– Etablissement d’un compte rendu qui formulera une orientation possible non opposable au réseau GRDF

– Une réflexion commune le cas échéant sur les avantages pouvant conduire au remplacement de l’appareil sachant que je ne vous apporte cette approche qu’en dernier ressort car encore une fois mon intervention n’est pas motivée par le fait de vous vendre une chaudière je ne propose tout simplement pas cela dans mes prestations et ceci depuis le début de la création de Rénove Chaudière en 2009. Je garde définitivement un avis objectif et libre de toutes pressions commerciales.

          Vous pouvez effectuer vos demandes sans tarder sur l’adresse mail suivante :

          – renove.chaudiere@gmail.com

          Une photo de la plaque signalétique de votre chaudière vous sera demandée au préalable elle devra m’être envoyée par mail.

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Pression – Volume – Débit

Afin de bien comprendre les relations qui lient la pression, le volume et le débit nous allons exposer dans un premier temps les rappels de bases nécessaire à la compréhension puis nous allons utiliser ces bases pour répondre concrètement aux problèmes rencontrés ou aux questions que l’on peut se poser.

1°) La pression

La pression est une force qui s’exerce par unité de surface. On rencontre la pression dynamique et la pression statique.

a) la pression dynamique est une force liée au déplacement d’un fluide qui s’exerce sur une surface. Ce déplacement peut être soit d’origine mécanique (pompe ou circulateur, compresseur) ou exercé par le propre poids du fluide.

b) la pression statique équivaut au poids du fluide au repos (sans écoulement) qui est exercé sur une surface.

Quelques rappels concernant les unités de mesure.

1 bar = 1,02 kg Force / cm²

1 bar = 10,2 mCE (mètre de Colonne d’Eau) soit une force exercée par une colonne d’eau de 10,2 mètres de haut sur une surface de 1 cm²

1 kg Force = 0,981 Décanewton (ou 9,81 Newton)  (soit : 1 / 0,981 = 1,02 kg Force).

1 Newton = 0,102 kg (Masse)

On peut également écrire que 1 bar est environ égal à 1 kg Force à (+/-) 2 % près.

L’unité international de la pression est le Pascal (Pa)

1 Pa = 0,01 mbar = 0,00001 bar

1 hPa = 1 mbar = 100 Pa

1 atmosphère = 760 mm de mercure = 101,325 kPa = 101325 Pa (correspondant à la pression atmosphérique au niveau de la mer)

Un tube en cuivre ayant une surface de 1 cm² représente quelle diamètre intérieure ?

Surface = ∏ x R ² – Sachant que la surface du tube est de 1 cm² – Nous pouvons poser : R = √ ( 1 / ∏) – Soit : R = 0,564 cm

A partir du Rayon nous pouvons en déduire le diamètre intérieur suivant : 0,564 x 2 = 1,13 cm ou 11,3 mm

Nous pouvons donc écrire qu’un tube ayant un rayon de 0,564 cm représente dons une surface de = ∏ x (0,564)² = 0,999 cm² arrondis à 1 cm²

Donc une surface de 1 cm ² peut être approximativement représentée par un tube cuivre en 10/12 par défaut ou en 12/14 par excès

Les tubes cuivre possèdent les diamètres suivant : 8 mm intérieur / 10 mm extérieur on parle de 8/10 – 10 mm intérieur / 12 mm extérieur on parle de 10 / 12 – 12 mm intérieur / 14 mm extérieur on parle de 12/14 – on a également de 14/16, 16/18, ……..

Rappelons que 1 cm² est égal à 100 mm²

2°) Relation entre : Pression – Débit – Surface (elle nous permets de déterminer le rayon du tube) et Vitesse

a) Les relations

Le débit est proportionnel à la surface et à la vitesse : Q (débit en m³ seconde) = S (surface en m²) x V (vitesse en mètre / seconde)

Rappel : 1 m² = 10 000 cm²

Rappel : plus le diamètre est faible et plus la vitesse est forte (plus la vitesse augmente et plus les pertes de charge s’élèvent)

Le débit et la vitesse ne sont pas proportionnels à la pression : Q (débit en m³ / seconde) = √Pression (bar) x Surface (m²)

b) Situations concrètes : Ces calculs nous donnent le débit en fonction de la pression appliquée et du diamètre du tube ne pas oublier qu’il faut retrancher du débit les pertes de charges existante tout au long du trajet du fluide. Les débits apportés ici sont des débits maximum sans pertes de charges dans la presque totalité des cas il existe des pertes de charges (pertes de charge linéiques + pertes de charge singulières) il est donc nécessaire d’aborder les résultats de ces calculs avec prudence.

Une pression de 4 bars apporte un débit de 20,4 litres / minute (avec un tube en diamètre 14/16)

Une pression de 16 bars apportera un débit de 40,8 litres / minute (avec un tube en diamètre 14/16)

Posons le calcul :

Pression ……………. : 4 bars

Débit ………………… : 20,4 litres / minute soit 0,02 m³ / 60 secondes soit 0,33 . 10¯³ m³ / seconde (0,00033 m³ / seconde)

Surface ……………… : A rechercher – On trouve : 0,17 . 10 ¯ ³ m ²

Sachant que : Débit (m³ / seconde) = √Pression (bar) x Surface (m²)

Nous pouvons écrire : Surface (m²) = Débit (m³ / seconde) / √Pression (bar) = (0,00033) / √4 = 0,00017 m² soit 1,7 cm² soit 0,17 . 10 ¯ ³ m²

A partir de la formule : Surface = ∏ x R² nous pouvons poser : R² = Surface / ∏ – d’où R = √(Surface / ∏) = √0,4774 = 0,69 cm – Soit Rayon = 0,69 cm

Ceci nous donne un tube d’un diamètre de : 0,69 x 2 = 1,38 cm soit environ un tube de DN 14 intérieur (soit approximativement du 14/16)

Pression ……………….. : 16 bars

Débit ……………………. : A rechercher – On trouve : 40,8 litres / minute

Surface ………………… : 0,17 . 10¯³ m² (tube en diamètre 14/16)

Selon la formule : Débit (m³ / seconde) = √16 x (0,17 . 10 ¯ ³) = 4 x (0,17 . 10 ¯ ³) = 0,00068 m³ / seconde soit : 0,00068 x 60 = 0,0408 m ³ / minute soit 40,8 Litres / minute (0,0408 x 1000).

Formulaire :

Calculons la surface (en m²) des tubes cuivre en diamètres 10/12 – 12/14 – 14/16 – 16/18 – 20/22 et 26/28

Un tube cuivre de diamètres 10/12 à un surface intérieure de 0,785 cm² soit 0,0000785 m²

Un tube cuivre de diamètres 12/14 à une surface intérieure de 1,131 cm² soit 0,000131 m²

Un tube cuivre de diamètres 14/16 à une surface intérieure de 1,539 cm² soit 0,000154 m²

Un tube cuivre de diamètre 16/18 à une surface intérieure de 2,010 cm² soit 0,000201 m²

Un tube cuivre de diamètre 20/22 à une surface intérieure de 3,141 cm² soit 0,000314 m²

Un tube cuivre de diamètre 26/28 à une surface intérieure de 5,309 cm² soit 0,000531 m²

Calculons le débit (litre / minute) d’un tube cuivre en diamètre 14/16 en fonction des pressions du réseau à : 3 bars – 4 bars – 5 bars et 6 bars

Débit (m³ / seconde) = √pression (bar) x Surface (m²) – Sachant que 1 m³ = 1000 litres  – Il est possible d’appliquer la formule suivante :

Débit (en litre / minute) = (√pression (bar) x Surface (m²)) x 60 000.

Un tube diamètre 14/16 avec une pression de 3 bars donne un débit de : √(3) x (0,000154) = (0,0002667 m³/sec) x 60 = 0,01600 m³/min = 16,00 litres / min

Un tube diamètre 14/16 avec une pression de 4 bars donne un débit de : √(4) x (0,000154)= (0,000308 m³/sec) x 60 = 0,01848 m³/min = 18,48 litres / min

Un tube diamètre 14/16 avec une pression de 5 bars donne un débit de : √(5) x (0,000154) = (0,0003443 m³/sec) x 60 = 0,02066 m³/min = 20,66 litres / min

Un tube diamètre 14/16 avec une pression de 6 bars donne un débit de : √(6) x (0,000154) = (0,0003772 m³/sec) x 60 = 0,02263 m³/min = 22,63 litres / min

Calculons la vitesse de l’eau  en fonction de la pression du réseau, du diamètre de la canalisation et du débit de l’eau.

Sachant que : Débit (m³ / seconde) = Surface (m²) x Vitesse (mètre / seconde)

On peut également écrire que : Vitesse (mètre / seconde) = Débit (m³ / seconde) / Surface (m²)

A une pression de 3 bars dans un tube cuivre de diamètre 14/16 l’eau aura un débit de 16,0 litres / min et une vitesse de  : (0,0002667 / 0,000154) = 1,73 mètres / seconde.

Sur une distance de 13 mètres l’eau mettra (en l’absence de pertes de charges) – (13 / 1,73) = +/- 7 secondes

A une pression de 4 bars dans un tube cuivre de diamètre 14/16 l’eau aura un débit de 18,48 litres / minute et une vitesse de : (0,000308 / 0,000154) = 2 mètres / secondes.

Sur une distance de 13 mètres l’eau mettra (en l’absence de pertes de charges) – (13 / 2) = +/- 6 secondes

A une pression de 5 bars dans un tube cuivre de diamètre 14/16 l’eau aura un débit de 20,66 litres / minutes et une vitesse de : (0,0003443 / 0,000154) = 2,23 mètres / secondes.

Sur une distance de 13 mètres l’eau mettra – (13 /2,23) = +/- 6 secondes (à ceci il faudra retirer les pertes de charges) donc cette valeur s’exprime par excès.

A une pression de 6 bars dans un tube cuivre de diamètre 14/16 l’eau aura un débit de 22,63 litres / minute et une vitesse de : (0,0003772 / 0,000154) = 2,45 mètres / seconde.

Sur une distance de 13 mètres l’eau mettra  – (13 / 2,45) = +/- 5 secondes (à ceci il faudra retirer les pertes de charges) donc cette valeur s’exprime par excès.

Rappel sur la densité de l’eau par rapport à la température :

A 0 °C l’eau a une densité de 999,87 Kg / m³

A 10 °C l’eau a une densité de 999,73 kg / m³

A 20 °C l’eau a une densité de 998,23 kg / m³

A 30 °C l’eau a une densité de 995,67 kg / m³

A 40 °C l’eau a une densité de 992,24 kg / m³

A 50 °C l’eau a une densité de 988,07 kg / m³

A 60 °C l’eau a une densité de 983,24 kg / m³

A 70 °C l’eau a une densité de 977,81 kg / m³

A 80 °C l’eau a une densité de 971,83 kg / m³

A 90 °C l’eau à une densité de 965,34 kg / m³

A 100 °C l’eau a une densité de 958,38 kg / m³

Notion de pertes de charge

Tout fluide circulant dans une conduite perd de sa pression initiale (de sa charge) à chaque mètre parcouru et à chaque passage de singularité. Cette perte de charge est due au frottement contre les parois de la conduite et à la forme des singularités qui créent les turbulences. Le calcul des pertes de charge met en présence :

1°- Un fluide dont les caractéristiques prisent en compte sont : sa masse volumique (en fonction de sa température), sa viscosité cinématique (m²/sec) et la vitesse du fluide (m/sec).

2°- Une conduite dont les caractéristiques sont : sa section (diamètre en mètre), sa rugosité (le coefficient n’a pas d’unité) et le nombre de Reynolds (sans unité).

Il existe deux types de pertes de charge :

1°- Les pertes de charge linéiques (liées à la conduite et au fluide)

2°- Les pertes de charge singulières (liées aux accessoires, aux changements de direction et aux appareils)

De manière générale il est assez facile de calculer les pertes de charge linéiques mais beaucoup plus complexe de calculer les pertes de charge singulières pour cette raison et uniquement pour les calculs courant de plomberie et de chauffage nous estimerons les pertes de charges singulières.

Rappel sur la viscosité de l’eau en fonction de la température

A 10 °C la viscosité cinématique de l’eau est de 0,000001316 m² / sec

A 20 °C la viscosité cinématique de l’eau est de 0,00000102e m² / sec

A 30 °C la viscosité cinématique de l’eau est de 0,000000803 m² / sec

A 40 °C la viscosité cinématique de l’eau est de 0,000000647 m² / sec

A 50 °C la viscosité cinématique de l’eau est de 0,000000541 m² / sec

A 60 °C la viscosité cinématique de l’eau est de 0,000000470 m² / sec

A 70 °C la viscosité cinématique de l’eau est de 0,000000422 m² / sec

A 80 °C la viscosité cinématique de l’eau est de 0,000000383 m² / sec

A 90 °C la viscosité cinématique de l’eau est de 0,000000341 m² / sec

A 100 °C la viscosité cinématique de l’eau est de 0,000000281 m² / sec

On observe que plus la température augmente et plus la viscosité diminue.

Etude de cas sur un réseau sanitaire en prenant en compte les pertes de charges linéiques

Température de l’eau : 50 °C

Densité de l’eau à 50°C : 988,07 kg / m³

Viscosité de l’eau à 50 °C : 0,000000541 m² / sec

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Fonctionnement du ballon d’eau chaude au gaz

L’accumulateur d’eau chaude sanitaire au gaz  posé au sol ou accroché au mur plus communément appelé « ballon gaz » est fabriqué sous plusieurs marques nous citerons notamment : Styx, Ariston, De diétrich, ELM Leblanc, A-O Smith et bien d’autres encore ……

De manière générale ces ballon gaz sont composés sur leur ligne gaz :

1- Bloc gaz avec insert magnétique à l’arrière avec bulbe thermostatique + un poussoir pour arrêter la veilleuse (rond blanc) + un poussoir pour allumer la veilleuse (étincelle rouge) + un bouton rond gradué commandant l’allumage du brûleur principal et la température de l’eau.

2- Thermocouple avec son shunt

3- Aquastat (intégré au bloc gaz généralement il permets de régler la température de l’eau sanitaire)

4- Sécurité anti-refoulement des fumées (SPOTT) (se présentant sous plusieurs formes)

5- Sécurité sur-chauffe(généralement intégrée dans le bulbe thermostatique)

6- Piezo à poussoir avec son électrode

Globalement ces accumulateurs sont de conceptions rudimentaire le diagnostique a été entièrement codifié sur cette fiche technique.

Attention de manière générale prenez toutes les précautions lors de vos contrôles et préférer dans tous les cas faire appel à un professionnel compétent. Agissez calmement, avec maitrise et concentration. Si une odeur de gaz même discrète se fait sentir couper immédiatement le gaz à la vanne du compteur et faite appel à un professionnel.

 

Photo n° 1 – Présentations générale de la ligne gaz d’un « ballon gaz »

 

Photo n° 2 – Détail sonde anti-refoulement des fumées (SPOTT)

Attention ! Cette présentation du SPOTT peut varier d’une marque à l’autre, certains SPOTT sont à réarmement manuel par l’intermédiaire d’un boitier (comme présenté sur la poto n°3), ce boitier peut être situé à l’arrière du ballon collé directement sur la jaquette en partie basse du ballon (faite attention à la poussière qui en s’accumulant dans ce boitier provoque des disjonctions (arrêts) de la veilleuse, penser à aspirer ce boitier. Il peut y avoir également des SPOTT en forme de « bouton » à réarmement manuel direct (voir photo n° 3) il est à noter que les nouvelles gammes de ballon gaz sont équipés de boutons calibrés à l’ouverture pour 85 °C cette température est trop basse ceci entraîne des disjonctions régulières et récurrentes de la veilleuse travailler avec un SPOTT réglé à 100 ou 110 °C.

 

Photo n° 3 – SPOTT (sécurité anti-refoulement) en forme de « bouton ».

 

Photo n° 4 – Aspect de la veilleuse par rapport au thermocouple

 Il est impératif que la flamme de la veilleuse soit suffisamment chaude, elle doit être également de taille suffisante pour enrober totalement la tête du thermocouple comme sur la photo. Dans le cas contraire si la flamme de veilleuse est vacillante, de petite taille ou de couleur orangée la température ne sera pas suffisante pour créer la tension nécessaire au maintient ouvert de l’insert magnétique. 

Résultat concret : la veilleuse s’éteindra régulièrement et se remettra normalement en service lors des allumages répétés. On parlera à ce moment d’une veilleuse instable.

Photo n° 5 -Aquastat et sécurité sur-chauffe

Cette photo n° 5 montre un type de montage pour la sécurité sur-chauffe mais d’autres montages peuvent être déclinés en fonction de la marque ou de modèle de l’appareil l’important est qu’à chaque fois la sécurité sur-chauffe à la même fonction à savoir court-circuiter  le thermocouple et arrêter la veilleuse donc en d’autres termes mettre en sécurité la production d’eau chaude sanitaire.

Il peut exister des sécurité sur-chauffe à réarmement manuel un peu sous la forme du SPOTT présenté à la photo n°2. Sur la photo n° 5 ci-dessus la sécurité surchauffe n’est pas à réarmer manuellement elle le fait automatiquement après plusieurs minutes dès que la température soit revenu à sa valeur normale courante.

 

Photo n° 6 – Shunt au niveau  du thermocouple

Sur cette photo n° 6 on observe au niveau même du shunt deux câbles (un bleu et un blanc). Le câble bleu représente une partie de l’alimentation du SPOTT (sécurité anti-refoulement des fumées) alors que le fil blanc soudé au shunt représente une partie de l’alimentation de la sur-chauffe. 

A ce titre un défaut de veilleuse c’est à dire une veilleuse qui se coupe de manière récurrente peut avoir également pour origine un problème d’évacuation de fumées ou de sur-chauffe au niveau de l’eau contenue dans le réservoir lui même.

Ne jamais retirer ces deux sécurités sauf pour faire des essais momentanés et toujours les remettre en service après les essais.

 

Photo n° 7 – Présentation générale

Schéma n° 1 – Présentation générale

Photo n° 8 – Position d’allumage veilleuse

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Du Monoxyde de carbone retrouvé à l’analyse de combustion

Dans le cadre de l’entretien annuel d’une chaudière murale le professionnel est tenu de réaliser des mesures sur la combustion. Plusieurs cas peuvent se présenter :

1°- Il s’agit d’un chaudière murale basse température cheminée – Afin de réaliser des mesures adaptées il faut placer la sonde de l’analyseur au niveau des déflecteurs de tirage quand cela a été prévu par le fabricant ou quand la chaudière a été correctement installée.

2°- Il s’agit d’une chaudière murale basse température à ventouse – Les mesures de combustion ne pourront se faire que si le conduit de ventouse prévoit une réservation d’usine dans son coude en sortie de chaudière (dans le cas contraire aucun prise de mesures de combustion ne pourra se faire).

3°- Il s’agit d’une chaudière murale à condensation – Les mesures de combustion se feront au niveau de la réservation prévue dans le coude de la chaudière par le fabricant – Attention sans cette réservation il ne sera pas possible de réaliser de prise de mesure.

4°- Il s’agit d’une chaudière sol basse température cheminée – A traiter au cas par cas – La prise de mesures dans le conduit de fumées donne des informations intéressantes par exemple sur la valeur de tirage, également sur le température des fumées – Toutes les autres mesures sont beaucoup plus discutables par exemple sur le rendement, les pertes, le monoxyde de carbone dans les fumées, l’excès d’air, le % d’Oxygène ou de CO2.

5°- Il s’agit d’une chaudière sol basse température ventouse – Comme pour la chaudière cheminée les prises de mesures doivent se faire par une réservation dans le conduit ventouse.

6°- Il s’agit d’une chaudière sol condensation – La réservation doit être prévue par l’installateur lors de la pose de la chaudière (il ne doit pas l’oublier – Merci).

Le cas étudier sera celui d’une chaudière murale – Basse température – Cheminée – Mixte (Chauffage et Eau chaude sanitaire)

Concrètement voilà ce qui peut arriver lors d’un entretien annuel de chaudière. Après avoir nettoyé l’appareil (celui présenté sur la photo ci-dessus) arrive le moment des mesures de la combustion et voici ce que l’on obtient lors de l’analyse du : 05/05/2011

Ces valeurs sont réelles – Le Monoxyde de carbone est un gaz extrêmement dangereux pour l’homme il résulte d’une combustion dite en « défaut d’air » – Pourtant dans notre cas il y a bien la présence d’une entrée directe de bonne taille c’est à dire dont la superficie est d’au moins 100 cm carré – Le conduit de fumées présente une bonne vacuité et débouche à une bonne hauteur – Attention le conduit de raccordement comporte 3 coudes à 90 ° (non visibles sur la photo) et cela est interdit – Il est fort probable que l’absence de tirage provienne de cette configuration – Par contre ceci n’explique pas à lui seul la quantité élevée de Monoxyde de carbone.

Après une exploration plus poussée de l’appareil je repère ce qui suit :

Je pense avoir trouvé la cause de cette quantité importante de monoxyde de carbone dans les fumées ! Nous sommes le : 05/05/2011.

L’année suivante c’est à dire le : 31/05/2012 le client m’appelle afin de réaliser l’entretien annuel de sa chaudière – En reprenant les archives de ce dossier je retombe sur ces résultats préoccupants (Monoxyde de carbone fumées mesurés : 125 ppm) – Je décide de vidanger la chaudière – De déposer le primaire et de le nettoyer à l’eau et au produit vaisselle au moyen d’une brosse synthétique et d’un pinceau – Je suis persuadé obtenir à l’issu de ce nettoyage une valeur de monoxyde de carbone acceptable sur le plan réglementaire.

J’interviens donc le : 25/06/2012 pour réaliser l’entretien annuel de la chaudière. Je réalise avant l’opération l’analyse de combustion avec prise des mesures non pas au niveau du conduit de fumées mais au niveau des déflecteurs de tirages.

Résultats d’analyses obtenus en date du : 25-06-2012 – Avant nettoyage du primaire

Je vidange la chaudière, je retire et nettoie le primaire comme présenté sur la photo ci-dessous.

Après nettoyage et rinçage minutieux ! Voici le résultat :

Bien qu’il reste des oxydes de cuivre présentés sur la photo sous l’aspect d’un dépôt verdâtre on peut considérer que le primaire récupère un bon niveau de propreté – Confirmons cela par la mesure du monoxyde de carbone.

Résultats d’analyse obtenus le : 25/05/2012 – Après nettoyage à l’eau et eau produit vaisselle du primaire

Le diagnostique posé le : 05/05/2011 était correcte même avec un entretien minutieux par brossage, aspiration, dégraissage et soufflage il est possible que la combustion ne soit pas bonne, c’est bien le cas présenté ci-dessus.

En tant que Professionnels nous sommes tenu de garantir la sécurité des usagers nos clients. Même si il est risqué de déposer le primaire sur une chaudière murale qui a plus de onze ans j’ai fait le choix de prendre ce risque afin d’éviter d’en faire prendre un bien plus grave à mon client – Le risque qu’il encourait sans intervention ?

LA MORT !

Petit récapitulatif des textes réglementaires traitant de ce sujet (cette liste n’étant ni exhaustive, ni limitative).

Trois choses sont à retenir s’agissant du monoxyde de carbone dans le domaine du chauffage.

1°- Dosage du monoxyde de carbone dans l’ambiant

2°- Dosage du monoxyde de carbone dans les fumées

3°- Mesure du tirage des fumées dans le conduit de cheminée

A RETENIR

1°- Le dosage du monoxyde de carbone dans l’ambiant

L’obligation est inscrite dans la Norme NX 50-010 « concernant les contrats d’entretien des chaudières gaz ».

Dans son Annexe B nous pouvons lire :

⎯ la teneur en CO est inférieure à 25 ppm. La situation est jugée normale.

⎯ la teneur en CO mesurée est comprise entre 25 ppm et 50 ppm. Il y a anomalie de fonctionnement nécessitant impérativement des investigations complémentaires concernant le tirage du conduit de fumée et la ventilation du local. Ces investigations peuvent être réalisées au cours de la visite ou faire l’objet de prestations
complémentaires ;

⎯ la teneur en CO mesurée est supérieure ou égale à 50 ppm. Il y a injonction faite à l’usager de maintenir sa chaudière à l’arrêt jusqu’à la remise en service de l’installation dans les conditions normales de fonctionnement.

Ceci est également repris dans l’arrêté du 15 septembre 2009 (JORF n°0253 du 31 octobre 2009 page 18706 – Texte n° 3)  relatif à l’entretien annuel des chaudières dont la puissance nominale est comprise entre 4 et 400 kilowatts

Encore une fois le Professionnel est tenu de réaliser un dosage de Monoxyde de carbone dans l’ambiant et d’annexer sa mesure à l’attestation d’entretien.

2°- Le dosage du monoxyde de carbone dans les fumées

Le dosage du Monoxyde de carbone dans les fumées est réclamé par le bureau de sécurité et en particulier par Qualigaz qui dit :

– Si CO < 300 ppm avec tirage incertains (compris entre – 0,01 et – 0,02 mbar) alors Anomalie dite A1.

– Si CO compris entre 300 et 600 ppm alors Anomalie A2

– Si CO > 600 ppm alors Anomalie DGI (Danger Grave Immédiat)

Enfin il y a également la Norme NF EN 676 + A2 (août 2008) qui indique que la teneur en Monoxyde de carbone dans les fumées doit être inférieure à 93 ppm.

3°- La mesure du tirage du conduit de cheminée

Cette mesure est également reprise par le bureau de sécurité Qualigaz qui donne comme valeur :

– Le tirage ne devra pas être inférieur à – 0,03 mbar ou 3 Pascals.

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Conseils d’usage

–> IMPORTANT : Le terme « remplissage » signifie l’introduction d’un volume ponctuel et modéré d’eau dans le réseau de chauffage.

En aucun il ne s’agit de remplissage complet du réseau qui aurait été vidangé à préalable ! 

Conseil n° 1 : Pourquoi éviter absolument les remplissages ?

DANS LES CONDITIONS NORMALES UN RÉSEAU CHAUFFAGE NE DOIT PAS ETRE REMPLI. En effet le but premier étant d’obtenir après quelques semaines d’usage une eau chauffage dite « morte » c’est à dire exempte de substances chimiques dissoutes.

N’oubliez pas que lorsque vous remplissez le réseau vous ajoutez certes de l’eau mais également de l’oxygène (environ 10 à 11 mg / litre) celui-ci va réagir avec la surface interne des radiateurs en acier ou en fonte et former des boues de chauffage particulièrement délétères pour le réseau et la chaudière (voir les différents articles dans le sommaire technique). On peut prendre comme analogie la boue et le cholestérol avec tous les désagréments que cela implique.

De manière générale préférez faire le PREMIER remplissage du réseau chauffage à 1,2 bar de pression statique, à froid et lorsque le vase d’expansion présente encore des caractéristiques de fonctionnement acceptables et ceci si la hauteur géométrique du réseau (voir photo 1) ne dépasse pas 10 mètres dans le cas contraire me consulter. Rappelez vous que l’eau du réseau ne se dilate pas se sont les gaz dissout contenu dans cette eau qui sous l’action de la chaleur vont se dilater en effet les atomes de gaz sont très mobiles et sous l’action de la chaleur ils seront encore plus mobiles et prendront encore plus de place c’est à dire plus d’espace donc plus de volume. Les variations de la pression du réseau sont donc NORMALES.

Photo 1 – Hauteur géométrique d’un réseau chauffage

Hauteur géométrique

Note : Ne pas confondre avec la Hauteur Manométrique qui correspond à la perte de charge d’une installation.

Les remplissages réguliers doivent vous incitez à contacter un chauffagiste afin qu’il en détermine la cause et qu’il y remédie rapidement.

J’indique :  » pas plus de deux remplissages par an avec une compensation de pression maximale sur les deux remplissages inférieure à 1,5 bar « .

Ceci signifie qu’il ne faut pas ajouter plus de deux fois par an de l’eau dans le réseau pour compenser un écart inférieur à 1,5 bar c’est à dire par exemple :

Le premier remplissage la chaudière se trouve à 0,6 bar on ajoute 0,6 bar pour atteindre 1,2 bar à froid + le second remplissages la chaudière se trouve à nouveau à 0,6 bar on ajoute 0,6 bar pour atteindre 1,2 bar à froid. Nous avons donc ajouté 0,6 + 0,6 = 1,2 bar sur les deux remplissages sans dépasser 1,5 bar sur toute l’année.

Pour vous souvenir du remplissage antérieur : Notez le !

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Coût du kWh électrique et du kWh gaz

1°- Coût du kWh gaz consommé sur Lille (Nord) entre janvier et mars 2017

Facture gaz

– Colonne n°1 : Volume de gaz consommé et exprimé en mètre cube.

– Colonne n°2 : Coefficient de conversion du gaz naturel. Il s’agit ici de convertir des volumes exprimés en mètre cube en quantité d’énergie exprimé en kWh. Le Coefficient de conversion représente le Pouvoir Calorifique Supérieur (PCS) du gaz naturel (Voir Note du Cégibat sur internet).

– Colonne n°3 – Conversion des mètres cubes consommés en quantité d’énergie soit :           Volume de gaz consommé (mètre cube) x PCS du gaz (kWh / mètre cube) =                             367 x 10,14 = 3721 kWh. Nous passons donc de 367 mètres cubes consommés à 3721 kWh consommés.

– Colonne n°4 : Prix du kWh du gaz sur 3 mois en valeur Hors Taxe. Le moyenne calculée donne : (0,03780 + 0,03750 + 0,03890) = 0,1142 / 3 = 0,03807 € HT / kWh consommés entre janvier et mars 2017.

– Le prix TTC du kWh gaz entre janvier et mars 2017 est de : 0,04568 € TTC.

2°- Coût du kWh électrique consommé sur Lille (Nord) entre janvier et mars 2017

Facture élec

Le prix Hors Taxe du kWh électrique entre janvier et mars 2017 est : 0,0887 € HT / kWh.   Le prix TTC du kWh électrique entre janvier et mars 2017 est : 0,1064 € TTC / kWh.

-°-

Constatation

Etant bien entendu ici que 1 kWh gaz = 1 kWh électrique.

Il existe donc un écart TTC de : 0,1064 – 0,04568 = 0,06072 € / kWh.

Le coût du kWh électrique est d’environ 133 % plus cher que le coût du kWh gaz.

Le coût du kWh électrique est de 0,06072 € TTC / kWh plus cher que celui du gaz.

 

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La combustion du gaz naturel

De manière générale la précision des résultats de cette étude sont amplement suffisant pour l’activité du Génie Climatique.

La combustion est une réaction chimique exothermique, le gaz naturel est le combustible alors que l’air est le comburant c’est un mélange d’oxygène 21 % et d’azote 79 % mais l’azote est un gaz inerte qui ne participe pas directement à la réaction chimique de combustion. Lorsque la combustion est en défaut d’air on dit que la combustion est réductrice (les produits de combustion sont alors incomplètement oxydés) – Lorsque la combustion est en excès d’air on dit qu’elle est oxydante.

Dans les paragraphes suivants nous considérons que le gaz naturel se comporte comme du méthane pur. Le principal constituant du gaz naturel est le méthane de formule brute CH4 c’est un hydrocarbure saturé de la forme (Cn H2n+2)  il  appartient à la famille des alcanes sa formule développée est également CH4.

Photo n°1 – Composition du gaz naturel

I- Réaction chimique de la combustion (dans ce cas les fumées sont sèches donc exemptent d’H2O)

II – Analyse de combustion du gaz naturel

Lors d’une combustion réelle dans une installation de chauffage on doit d’abord s’assurer que cette combustion est complète. Etant donné que toute combustion incomplète produit du monoxyde de carbone de formule CO dans les produits de combustion, il suffit de vérifier à l’aide d’un appareil électronique que les fumées n’en contiennent pas il est également possible d’utiliser un réactif chimique sensible au CO (cette méthode n’étant plus guère utilisée).

Photo n° 2 – Analyseur de combustion raccordé à une chaudière murale

Toute analyse de combustion est basée au départ sur une combustion dite théorique, stœchiométrique ou neutre. A partir des résultats obtenu lors de cette analyse « parfaite » on compare la variation des résultats obtenu au cours de l’analyse réelle et l’appareil électronique calcul les nouvelles proportions.

A) Résultats d’analyses lors d’une combustion théorique ou stœchiométrique – Ces calculs sont basés sur des fumées sèches c’est à dire sans H2O.

On observe bien dans cette équation qu’il n’y a pas dans les produits obtenu lors de la réaction de molécules d’H2O car les fumées sont sèches lors de l’analyse.

Photo n° 3 – Présence d’un filtre retenant la vapeur d’eau au niveau de l’analyseur électronique de combustion – Ceci rends les fumées sèches

Photo n°4 – Interprétation des résultats d’analyse

Photo n°5 – Ticket de résultats obtenu lors d’une analyse de combustion d’une chaudière à condensation

Note : Chaudière murale à condensation mixte – Modèle : MC 25 BIC – Marque : De Diétrich.

Il est dit plus haut que :  » Toute analyse de combustion est basée au départ sur une combustion dite théorique, stœchiométrique ou neutre  » – Vérifions si cela est vrai en pratique à partir du ticket des résultats ci-dessus.

a) Résultats de la combustion théorique

– Volume d’air théorique (Va) = 9,6 m³ (O2 + N2)

– Volume fumées théorique (Vf0) = 8,6 m³ (CO2 + N2 + O2)

b) Résultats de la combustion obtenu sur le ticket

– % CO2 calculé = 8,99 %

– % d’O2 mesuré = 5,0 %

A retenir :

– Sachant que la quantité volumique de CO2 représente environ 1,0 m³.

– Sachant que ces 1,0 m³ de CO2 représentent une valeur relative de 11,7% – En effet sur un volume total de fumées de 8,6 m³ les 1 m³ de CO2 représente 11,62 %.

1°- Calculons le % de CO2 à partir du % d’O2 mesuré par l’appareil

– En effet nous posons la formule suivante :

– % CO2 = (%CO2) théorique x [(21 – % O2) / 21)]

% CO2 = (11,7) x [(21 – 5) / 21)] = 8,91 %

– Le ticket d’analyse nous donne : 8,99 % soit un écart de 0,08 % (en fait l’appareil prends en compte un % CO2 théorique de 11,8 % – Le bureau technique de Gaz de France nous donne dans sa revue Réf. 2.54.B.02.95 de juillet 1996 en page 7 cette valeur de 11,7 %).

2°-  Calculons avec la même formule agencée différemment le % O2 à partir du % CO2

– Nous posons la formule suivante :

%O2 = [(%CO2 x 21) / %CO2 théorique] – 21

%O2 = 21 – [(8,99 x 21) / 11,7]  = 4,90 %

– Le ticket d’analyse nous donne 5,0 % soit un écart de 0,1 % ce qui reste tout à fait acceptable – Encore une fois cet écart réside dans le fait que l’appareil possède en mémoire des constantes un peu différentes de celles que je préfère utiliser.

3°- L’excès d’air

Ensuite le ticket de combustion indique « Excès d’air » il est noté (Ea) ne pas confondre avec Facteur d’air noté λ. L’excès d’air (Ea) c’est la quantité d’air restant dans les fumées ou air sortant après la combustion d’1 m³ de gaz naturel. Le facteur d’air (λ) c’est la quantité d’air totale passant par le brûleur ou air entrant. Si facteur d’air (λ) < 1 (100 %) alors Excès d’air (Ea) = 0.

– Excès d’air (Ea) et Facteur d’air (λ) sont directement liés.

– Si λ = 1,31 on peut également dire que Facteur d’air (λ) = 131 % ce qui signifie que l’air stoechiométrique est de 100 % (9,6 m³) et que l’excès d’air (Ea) est de 31 % (2,98 m³). On peut écrire que Facteur d’air (λ) = Air stoechiométrique + Excès d’air.

On peut également noter : Excès d’air (Ea) = [(1,31 – 1) x 100 ] = 31 %. Voir détails et calculs au 4° plus bas.

– L’excès d’air (Ea) corresponds à la quantité d’air résiduelle (O2 + N2) restant dans les fumées après la combustion d’un mètre cube de gaz. Air sortant.

– Le Facteur d’air (λ) corresponds à la quantité d’air totale (air stoechiométrique + supplément d’air) passant par le brûleur. Air entrant.

– Si le Facteur d’air (λ) est inférieur à 1 ou à 100 % à ce moment l’Excès d’air (Ea) est égal à 0. On se trouve en défaut d’air et l’on produit du Monoxyde de Carbone.

– Plus l’excès d’air est élevé et plus le point de rosée diminue c’est à dire que la température de passage des fumées de l’état gazeux à l’état liquide baisse. Concrètement quelques exemples :

– Pour le gaz de type H donc à haut pouvoir calorifique (gaz de Lacq par exemple) :

– Excès d’air = 0% Alors : Point de rosée = 59,2 °C

– Excès d’air = 20 % Alors point de rosée = 55,6 °C

– Excès d’air = 40 % Alors point de rosée = 52,7 °C

Ce qui est important à retenir c’est que plus l’excès d’air est important et plus le point de rosée est bas, plus le rendement diminue donc plus la chaudière consomme de gaz pour produire une même quantité d’énergie en un mot cela coûte plus cher.

En fait ceci réside dans le fait que la chaleur libérée ou consommée au cours d’une réaction dépend de l’état physique des réactifs et des produits. La combustion du méthane libérera moins de chaleur si l’eau formée dans les fumées est à l’état vapeur plutôt qu’à l’état liquide. On peut ainsi noter que :

L’enthalpie de la réaction de combustion du méthane libèrera si l’eau dans les fumées est à l’état liquide (Litre) un ΔH = – 890 kJ

Par contre si l’eau dans les fumées est à l’état vapeur (gramme) l’enthalpie de la réaction libérera un ΔH = – 802 kJ.

Grâce à cela on peut savoir par exemple la quantité d’énergie libérée par 1 mol de méthane pur :

Sachant que : 1 kJ = 2,78.(10 exp-4) kWh

Alors : 890 kJ = (890 x 0,000278) = 0,247 kWh

Sachant que : 1 m cube de méthane (CH4) = 44,64 mol

Alors : 1 m cube de CH4 = (44,64 x 0,247) = 11,03 kWh

Donc 1 m cube de CH4 pur libérera 11,0 kWh (PCS)

Le Recknagel nous donne page 323 – Tome I :

– Brûleur atmosphérique : λ  compris entre 1,25 et 1,50 soit un excès d’air de 25 à 50 %.

– Brûleur à air soufflé : λ compris entre 1,1 et 1,3 soit un excès d’air de 10 à 30 %.

D’où le bien meilleur rendement d’un brûleur air soufflé gaz par rapport aux brûleurs des chaudières atmosphériques.  Il est possible sur les brûleurs à air soufflé de régler l’excès d’air.

Ces valeurs sont à prendre avec précautions et ne sont en aucun cas une fin en soit notre expérience et notre esprit critique doit être en dernier ressort le garant de nos réglages.

4°- Calculons à partir de l’excès d’air la quantité volumique et en valeur relative d’O2 et de N2 dans l’air comburant

Dans le cas que nous étudions le ticket d’analyse de la combustion nous donne :

– Facteur d’air (λ)                              : 1,31 pouvant s’exprimer également 131 %

Décomposons le Facteur d’air      :

– Facteur d’air (λ) = Air stoechiométrique + Excès d’air = Air entrant.

– Sachant que le volume maximal d’air (O2 + N2) pouvant se combiner à 1 m³ de gaz méthane est de 9,6 m³ ceci qui représente 100 % de l’air stoechiométrique. Ceci représentant l’air entrant.

– L’excès d’air mesure la quantité d’air restant dans les fumées après la combustion d’un mètre cube de gaz naturel. Ceci représente l’air sortant.

– Le Facteur d’air (λ) étant donc égal à : Air stoechiométrique entrant + Supplément d’air sortant.

On peut donc écrire :

– Si Facteur d’air (λ) = 131 % (Air entrant).

Alors :

– Excès d’air (Ea) = Facteur d’air (λ) – Air stoechiométrique = 131 % – 100 % = 31 % (Air sortant)

Ce qui représente en mètre cube :

– Volume d’air stoechiométrique   : 9,6 m³ soit 100 %

– Volume du facteur d’air (λ)          : 9,6 x 131 % = 12,58 m³

Nous pouvons également poser     : 9,6 x 1,31 = 12,58 m³

– Volume d’excès d’air (Ea)    : Facteur d’air – Air stoechiométrique = 12,58 – 9,6 = 2,98 m³

– Volume d’air stoechiométrique    :   9,6 m³ = 100 %

– Volume du Facteur d’air  (λ)         : 12,58 m³ = 131 % (Air entrant)

– Volume d’excès d’air (Ea)             : 12,58 – 9,6 = 2,98 m³ (Air sortant) soit 31 % de 9,6 m³

En simplifiant l’air étant un mélange de 20,9 % d’O2 et de 79,1 % de N2 on peut donc retrouver la quantité d’O2 entrant et sortant du brûleur.

– Volume d’O2 entrant                     : 12,58 x 20,9 % = 2,63 m³

– Volume d’O2 sortant                      :  2,98 x 20,9 % = 0,63 m³

– Volume de N2 entrant                   : 12,58 x 79,1 % = 9,95 m³

– Vérification (N2 + O2)                  : (9,95 + 2,63) = 12,58 m³

A partir du volume d’O2 total présent dans l’air comburant et le volume d’O2 restant dans les fumées après la combustion on peut calculer le % d’O2 restant dans les fumées :

– %O2 (dans les fumées) = (Volume d’O2 restant dans les fumées x 20,9) / Volume d’O2 total passant par le brûleur.

– %O2 = (0,63 x 20,9) / 2,63 = 5,0 %

– Donc 2,63 m³ d’O2 représente une proportion de 20,9 % du Facteur d’air (12,58 m³) et 5% d’O2 représente le volume final d’O2 restant dans les fumées (0,63 m³) et provenant du facteur d’air (12,58 m³) puisque : 12,58 x 5 % = 0,63 m³.

C’est exactement ce que nous donne le ticket d’analyse de la combustion plus haut.

A partir du Facteur d’air (λ) calculons les volumes entrant et sortant d’O2 puis le % d’O2 sortant.

Soit Facteur d’air (λ) = 2,28 alors Excès d’air (Ea) = (2,28 -1) x 100 = 128 %.

Une telle valeur d’Excès d’air ou de facteur d’air montre que la mesure a été « polluée » par de l’air « parasite » venant s’ajouter au supplément d’air couramment mesuré.

– Facteur d’air (λ)         : 2,28 (Air entrant)

– Excès d’air (Ea)          : (2,28 – 1) x 100 = 128 % (air sortant)

– Volume d’air entrant = Volume stoechiométrique x Facteur d’air = 9,6 x 2,28 = 21,89 m³

– Volume d’air sortant = Volume d’air entrant – Volume d’air stoechiométrique =                   21,89 – 9,6 = 12,29 m³

– Volume d’O2 entrant = Volume stoechiométrique x 20,9 = 21,89 x 20,9 = 4,57 m ³

– Volume d’O2 sortant = Volume d’air sortant x 20,9 = 12,29 x 20,9 = 2,57 m³

– % O2 = (Volume d’O2 restant dans les fumées x 20,9) / Volume d’O2 total passant par le brûleur = (2,57 x 20,9) / 4,57 = 11,8 %.

A partir du volume de N2 total présent dans l’air comburant et se retrouvant dans les fumées après la combustion on peut calculer le % de N2 restant dans les fumées :

Rappel : l’azote n’intervient pas dans la combustion voilà pourquoi on retrouve la même quantité avant la combustion dans l’air comburant et après la combustion dans les fumées. Ceci explique également la raison pour laquelle le diazote n’est pas relevé par l’analyseur de combustion car inutile pour calculer le rendement.

A haute température l’azote présent dans l’air comburant se combine avec l’oxygène pour créer des NOx (Oxydes d’azote) et en particulier le NO2 (Dioxyde d’azote) et le N2O (Protoxyde d’azote) qui détruit l’ozone stratosphérique cependant on le retrouve en quantité extrêmement faible dans la combustion. C’est en particulier le Dioxyde d’azote qui donne cette odeur piquante et âcre aux fumées et s’est lui qui est la cause des pluies acides. Donc une certaine attention est à observer vis à vis de ces composés qui sont des résidus de la combustion.

Premier bilan :

Nous savons retrouver par le calcul le % CO2, le % O2 ainsi que le volume d’O2, le volume de CO2 et le volume de N2. A partir de là il est également possible de retrouver le facteur d’air et l’excès d’air.

5°- Le rendement ou (η) (éta)

Le rendement est exprimé par l’analyseur de combustion en PCI c’est à dire en Pouvoir Calorifique Inférieur.

Petit rappel :

Le PCI ou Pouvoir Calorifique Inférieur ne pourra jamais dépasser 111 % (Rendement théorique).

Le PCS ou Pouvoir Calorifique Supérieur ne pourra jamais dépasser 100 % (Rendement théorique également).

Chaleur latente = Chaleur contenue de manière latente dans la vapeur d’eau à 100°C.

Chaleur sensible = Chaleur sensiblement liée à la température de l’eau.

Tout ceci rappel vaguement la partie du 3°- traitée plus haut sur l’enthalpie de réaction.

Etant originaire du Nord de la France je base une partie de mes calculs et de mes résultats sur le Gaz de Groningue non de « code » G25 – gaz de type L pour « Low » bas pouvoir calorifique.

Par exemple :

Une chaudière basse température ayant un rendement de 90 % sur PCI en G25 aura un rendement PCS de :

R(PCS) = (90 x 29,25) / 32,49 = 81,0 %

Une chaudière à condensation ayant un rendement de 105 % sur PCI aura un rendement PCS de:

R(PCS) = (105 x 29,25) / 32,49 = 94,5 %

– PCS du G25 = 32,49 Mj / m cube

– PCS du G25 = 9,3 kWh / m cube

– PCI du G25 = 29,25 MJ / m cube

– PCI du G25 = 10,3 kWh / m cube

Sachant que : 3,60 Mj = 1 kWh = 0,86011 Th

– PCI / PCS = 0,9 (+/- 0,3)

En terme de Puissance le PCS sera toujours supérieur au PCI. On pose : PCI = 0,9 x PCS.

En terme de rendement l’expression sur PCS sera toujours inférieure à l’expression sur PCI. On pose : PCS = 0,9 x PCI.

D’où bien souvent des confusions et des erreurs.

Le rendement se calcul grâce à la formule dite de Siegert on parle de formule approchée.

Rendement (PCI) = 100 – K’ [(T°C Fumées – T°C Ambiant) / (21 – %O2)]

ou

Rendement (PCI) = 100 – K [(T°C Fumées – T°C Ambiant) / % CO2]

K’ = 0,84 c’est un coefficient lorsque l’on a la valeur de %O2

K = 0,48 c’est un coefficient lorsque l’on a la valeur de % CO2

Le rendement (η) éta donné par l’appareil est de 98,2 % (PCI)

Calculons grâce à la formule de Siegert ce même rendement (η) :

Rendement (PCI) = 100 – K [(T°C Fumées – T°C Ambiant) / % CO2]

Rendement (PCI)  calculé = 100 – 0,48 [(56 – 20,6) / 8,99] = 98,1 %

Soit un écart acceptable avec l’appareil de mesure qui nous donne 98,2 % (PCI).

Présentation des données sous forme d’un tableau global.

Avec l’ensemble des démonstrations ci-dessus le chauffagiste est à même d’analyser et d’interpréter rigoureusement les résultats de son analyse de combustion. Certains « puristes » aimeront allé plus loin et je leur propose la suite de cet article « pour aller plus loin ».

 Pour aller plus loin :

Le chimiste a pour vocation d’étudier la matière dans ce qu’elle renferme de plus petit pour cette raison il étudie la matière sous son aspect moléculaire puis atomique. Cependant l’échelle atomique étant tellement petite le chimiste a voulu rapprocher cette échelle de la notre pour cela dans ses calculs le chimiste va raisonner non pas en terme d’atome unique mais en terme de paquets d’atomes qu’il nomme « mol ». Pour analyser les réactions chimiques finement nous devons impérativement en passer par là. A partir de là nous calculons la masse de chaque mol que l’on nomme « Masse molaire » symbole « M » elle s’exprime en gramme / mol.

Pour cela nous allons reposer l’équation chimique développée de la combustion avec la production de fumées humide comme ceci se produit dans les chaudières notamment :

CH4 + 2 O2      –>  CO2 + 2 H20 + Energie (réaction exothermique)

Nous pouvons également traduire cette équation développée par une présentation globale des données comme j’avais pu le faire plus haut

a) Retrouvons par exemple la quantité d’air nécessaire à la combustion d’un mètre cube de gaz méthane.

Masse molaire (M) du carbone = 12 g / mol

Masse molaire (M) de l’hydrogène = 1 g / mol

Masse molaire (M) de l’oxygène = 16 g / mol

– Masse molaire du méthane de formule CH4 = 12 + (4 x 1) = 16 g / mol

– Masse molaire de l’eau de formule H2O = (2 x 1) + 16 = 18 g / mol

– Masse molaire (M) du dioxyde de carbone de formule CO2 = 12 + (2 x 16) = 44 g / mol

Enfin les chimistes ont déterminés également la volume d’une mol de gaz (considérant que l’on a affaire à un gaz parfait) et que l’on nomme volume molaire des gaz = 22,4 L . mol

Reprenons l’équation chimique on voit que :

1 mol de gaz méthane (CH4) réagit avec 2 mol de dioxygène (O2)

On peut donc écrire que : 16 g  de CH4 réagit avec (2 x 32 g soit 64 g) d’O2.

Sachant que ces 16 grammes de CH4 représentent 1 mol et qu’une mol de gaz représente un volume de 22,4 L / mol alors 16 gramme de CH4 représentent = 22,4 Litre ou 0,0224 m cube.

Déterminons le nombre de mol de gaz présent dans 1 m cube de CH4 : si 1 mol  de CH4 = 0,0224 m cube alors 1 m cube de CH4 = (1 x 1) / 0,0224 = 44,64 mol.

Selon l’équation chimique 1 mol de CH4 réagit avec 2 mol d’O2 donc on peut écrire que : 44,64 mol de CH4 (soit 1 m cube de CH4) réagiront avec (2 x 44,64) / 1 = 89,28 mol d’O2.

Sachant que le volume molaire d’un gaz est de 22,4 L / mol

Alors 89,28 mol d’O2 réagiront avec : (22,4 x 89,28) = 1999,87 m cube d’O2 que l’on peut arrondir à 2 m cube.

Nous avons ainsi démontré que la combustion d’un mètre cube de gaz méthane pur (CH4) consomme 2 mètres cube de dioxygène.

L’air étant composé de 20,9 % de dioxygène + de 79,1 % de diazote (nous mettons volontairement de côté les gaz rares) nous pouvons écrire que :

20,9 % = 2 m cube

Donc : 79,1 % = (79,1 x 2) / 20,9 = 7,57 m cube.

Nous avons donc : 2 mètre cube d’O2 + 7,57 mètre cube de N2 = 9,57 mètre cube d’air.

Nous pouvons dire qu’un mètre cube de méthane (CH4) à besoin pour brûleur d’au moins 9,57 mètre cube d’air (O2 + N2) ceci pouvant être simplifié par 1 m cube de méthane à besoin de 10 m cube d’air.

b) Retrouvons par exemple le volume d’eau sous forme de vapeur (mètre cube) produit par la combustion d’un mètre cube de gaz méthane.

A nouveau reprenons l’équation chimique on voit que :

1 mol de gaz méthane (CH4) réagit pour former 2 mol d’eau (H2O) sous forme liquide nous pouvons donc dire sans refaire les calculs plus haut qu’un mètre cube de méthane pur (CH4) réagit pour former 1,99 mètre cube d’eau à l’état vapeur (gazeux).

Donc 1 mètre cube de CH4 produit environ 2 mètres cube d’eau soit 2000 Litres d’eau sous forme de vapeur d’eau donc sous forme gazeuse.

Si cette eau passe de l’état gazeux (vapeur d’eau) à l’état liquide s’est bien ce qui arrive lorsque l’on s’approche ou que l’on s’éloigne de la température du point de rosée nous avons :

1 mol de CH4 donc 0,0224 m cube produira 2 mol d’eau soit (2 x 18 g / mol) = 36 grammes d’eau

Donc 1 m cube de CH4 produiront : 36 / 0,0224 = 1607 grammes d’eau soit 1,6 kg. Sachant que la masse volumique de l’eau est de 1 kg / litre à environ 4 °C.

Nous pouvons raisonnablement dire que 1 m cube de CH4 produit environ 1,6 Litres d’eau sous forme d’eau liquide (l’eau pouvant être sous forme de vapeur).

Voyez l’importance de ces calculs un peu fastidieux pour bien comprendre tout ce qui est en jeu.

 

 

 

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R.T.A – Frisquet

 

L’eau chaude sanitaire est régulée grâce à une vanne thermostatique appelée R.T.A pour Régulateur de Température Automatique qui permets de faire sortir de la chaudière une eau chaude sanitaire dont la température est de 50 °C environ, l’eau chaude est ainsi régulée ce qui permets d’éviter de graves brûlures mais également cela permets d’économiser l’eau et enfin cela permets d’avoir un débit horaire plus important.

Il existe plusieurs générations différentes de R.T.A – Ils ont tous la même fonction mais il se présentent un peu différemment. Les plus récents sont équipés d’un raccord sur le côté permettant de les raccorder à une petite tubulure en cuivre permettant de remplir la chaudière ainsi que d’une cartouche thermostatique interchangeable d’autre ne sont seulement qu’équiper de cette fameuse cartouche interchangeable pour cette raison il faut faire très attention lors de la commande du R.T.A de remplacement, il est impératif de connaître précisément le modèle et l’année de fabrication de sa chaudière.

Photo n° 1 – R.T.A d’une chaudière frisquet de type TGP au sol c’est une ancienne génération qui ne possède pas  de cartouche interchangeable.

Ce type de R.T.A présente le gros inconvénient qu’après 10 à 15 ans de fonctionnement lorsque la cartouche est déréglée la vis de réglage interne celle située derrière le bouchon vissé présenté sur les photos ci-dessous est complètement bloquée il s’avère impossible de la dévisser sauf au risque de casser la fente permettant d’insérer un tournevis plat. Donc attention ne forcer pas cette vis car après il n’est plus possible de remettre en état la pièce. Une astuce permets de la refaire tourner évitant l’achat d’un nouveau R.T.A. On observe sur cette photo que le fabricant a gravé dans le métal des lettres avec (F) pour eau Froide – (C) pour eau Chaude et (M) pour eau Mitigée ainsi il est aisé de se repérer rapidement.

Photo n° 2 – Le R.T.A vue de côté avec son bouchon vissé

Photo n° 3 – Le R.T.A avec bouchon dévissé laissant apparaître la vis de réglage de la température mitigée de l’eau chaude

Le R.T.A présenté sur ces trois photos a été entièrement rénové et testé sur banc d’essai afin de voir si il gardait en mémoire la température de l’eau chaude mitigée.

Photo n° 4 – Ouverture du R.T.A et présentation des pièces internes

La cartouche thermostatique contient de la cire qui sous l’action de la chaleur va se déformer et venir pousser un piston mobile interne qui va mélanger à l’eau chaude sortant de la chaudière l’eau froide. Il est à noter que la déformation de cette cartouche se fait sur quelques dixième de millimètre. Un ressort antagoniste refermera le piston mobile pendant le puisage au fur et à mesure que l’eau chaude baisse en température.

Photo n° 5 – Schéma de coupe du R.T.A

Encore une fois ce modèle de R.T.A est une version ancienne ne possédant pas la nouvelle cartouche thermostatique. Sur la nouvelle version de R.T.A l’eau chaude Mitigée se trouve à gauche et l’entrée d’eau Froide se trouve à droite (voir dessin n° 11 en bas) alors que sur cette version de R.T.A on observe bien que l’entrée d’eau Froide est située sur la gauche et que la sortie d’eau chaude Mitigée se trouve sur la droite. Rappelez vous que sur le corps lui même du R.T.A sont gravé les lettres (C) – (F) et (M) pour Chaud – Froid et Mitigé.

Photo n° 6 – Vue interne du R.T.A

Photo n° 7 – Vue du ressort internedu R.T.A

Photo n° 8 – Mise en place du R.T.A sur banc d’essai et réglage de la cartouche sur la température désirée

Noter sur cette photo que le sens de l’entrée d’eau froide est inversé ici pour des raison de facilité dans le raccordement réel l’eau froide entre par le raccord du bas puis sort par le raccord du haut afin de pénétrer dans l’échangeur sanitaire de la chaudière. La température indiquée sur le thermomètre correspond à la température d’eau chaude (T2) en début de mesure elle atteindra un pique à 57,2° C lors des prises de mesures.

Photo n° 9 – Zoom sur les mesures obtenues

Photo 11 – Dessin d’un R.T.A nouvelle génération

Photo n° 12 – R.T.A nouvelle génération avec tube de remplissage réseau chauffage raccordé sur une chaudière Frisquet murale

Photo n° 13 – R.T.A nouvelle génération sans possibilité de raccorder un tube de remplissage réseau chauffage raccordé sur une chaudière ancienne génération (hydromotrix de 1987)

Sur cette photo on observe un modèle de R.T.A nouvelle génération avec cartouche thermostatique démontable qui est montée sur une chaudière Frisquet modèle hydromotrix de 1987 (la photo a été prise en mai 2010). Ce modèle de R.T.A ne possède pas la réservation permettant de raccorder le tube du disconnecteur servant à remplir la chaudière comme sur la photo n° 11 plus haut.

Photo n° 14 – R.T.A de la photo n° 11 mais sans le repérage de l’eau Froide – eau Chaude ou eau Mitigée

On observe sur cette photo que le marquage sur le R.T.A n’est pas systématique pour cette raison vous avez les indications de montage sur la photo n° 11 ci-dessus.

Photo n° 15 – R.T.A ancienne génération sans cartouche thermostatique démontable raccordé sur une chaudière Frisquet avec ballon sanitaire type Hydroconfort

On observe sur cette photo que même en l’absence d’un R.T.A nouvelle génération et afin de répondre à la réglementation sanitaire l’installateur à lui même prévu sur le tube cuivre une tubulure cuivre permettant de remplir le réseau chauffage puisque le R.T.A ancienne génération n’en n’est pas pourvu.

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Chaudière Pulsatoire – AUER

 

Fabricant Français de chaudières,  AUER inventait il y a plus de cent ans le bec de gaz à lumière blanche incandescente qui surpassait la lumière électrique. De nos jours AUER invente la chaudière à condensation à combustion pulsatoire. Le journaliste Michel Chevalet écrira :  » c’est une nouvelle race de chaudière, c’est simple, c’est efficace et ça marche ! « .

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Photo n° 1 – Chaudière modèle : Pulsatoire – Marque : AUER avec son ballon d’eau chaude sanitaire type « Profusion »

Le principe de fonctionnement

Le mélange air / gaz est introduit directement dans la chambre de combustion par l’aspiration d’un ventilateur, une bougie crée une étincelle qui déclenche une micro-combustion au rythme de 115 micro-combustions par seconde libérant une grande quantité d’énergie. Les gaz libérés par ces micro-combustions sont véhiculés à travers le faisceau de tubes de l’échangeur primaire ce qui crée une dépression qui entraîne à nouveau l’arrivée du mélange air / gaz.

Se sont les gaz extrêmement chaud libérés par les séries de micro-combustions qui vont s’écoulés de manière turbulente au travers du faisceau de tubes de l’échangeur qui vont chauffer l’eau contenue dans le primaire chauffage. De part sa grande contenance 7 litres d’eau pour la Pulsatoire 20 kW et 16 litres d’eau pour les Pulsatoires 32 et 40 kW le primaire chauffage dilue fortement les boues réduisant de fait leurs impactes négatives sur le rendement. De plus le diamètre de passage des fluides étant très important ceci écarte grandement les risques de colmatages et de mauvais échanges thermiques. Le primaire est constitué à partir d’inox 316 L c’est à dire d’un métal extrêmement résistant à la corrosion.

Photo n° 2 – Coupe d’un primaire chauffage d’une chaudière Pulsatoire

Photo n° 3 – Régulation intégrée à la chaudière

Photo n° 4 – Tableau de programmation seul sur la chaudière

Photo n° 5 – Le conduit de fumées de la chaudière en PVC NF M1

Les fumées produites par la chaudière sont tellement basses en température q’un simple tube PVC habituellement utilisé pour l’évacuation des équipements sanitaire est utilisé. Pour les chaudières de 20 kW de puissance le diamètre du tube PVC sera en 40 pour les chaudières de 32 et 40 kW de puissance le diamètre du tube sera en 63. La longueur maximale à l’horizontal ou à la vertical pourra atteindre 25 mètres. La chaudière d’origine peut être utilisée en version ventouse ou en version cheminée sans changement particulier.

Photo n° 6 – Quelques exemples de raccordement possible du tube d’évacuation des fumées

Photo n° 7 – Schéma de principe interne de la chaudière Pulsatoire

Ouverture du couvercle en fonte noire afin d’accéder à la bougie

Tête de combustion en position dans la chambre de combustion

Tête de combustion démontée et retournée

Schéma des deux types de tête de combustion l’une pour les chaudières 20 kW et l’autre pour les chaudières 32 à 40 kW

Photo n° 8 – Zoom sur l’évacuation des condensats

La chaudière Pulsatoire étant réellement efficace, condense énormément c’est après tout ce que l’on demande à une chaudière utilisant cette technologie il est donc nécessaire de s’occuper de partie évacuation des condensats de manière très rigoureuse. Cette partie n’est pas du tout compliquée ou contraignante mais réclame une attention particulière.

Photo n° 9 – Té situé derrière la chaudière servant à évacuer les condensats

Photo n° 10 – Présentation concrète du té situé derrière la chaudière

Photo n° 11 – Flotteur du pot de condensats

Une fois par an dévisser le réceptacle du pot de condensats afin de nettoyer le flotteur et de voir si celui ci reste bien mobile dans le cas contraire les condensats ne peuvent plus s’évacuer par le tube en silicone et une alarme retentit à la chaudière.

Nettoyage du flotteur à condensats inclus dans le protocole d’entretien annuel de la chaudière. Le nettoyage se fait à l’eau savonneuse ceci redonne au flotteur une surface lisse propice à son mouvement de bas en haut.

Photo n° 12 – Raccordement à éviter impérativement

Il n’est pas bon de raccorder le tube silicone d’évacuation des condensats à un tube métallique même en cuivre en effet les condensats fortement acides vont à terme corroder le cuivre laissant écouler par terre une partie des condensats normalement évacués au tout à l’égout. Utiliser toujours des tubes synthétiques lorsque vous véhiculer les condensats (silicone, PE, PER, PVC etc ….).

Photo n° 13 – Ne pas négliger l’importance de la pente pour la bonne évacuation des condensats

Si l’on pose directement la chaudière au sol sans avoir pris la précaution de la rehausser par un socle spécialement conçu à cet effet le tube silicone servant à évacuer les condensats risque de présenter une contre pente. Celle ci aura des répercutions très dommageables sur le bon fonctionnement de la chaudière.

Photo n° 15 – La production d’eau chaude sanitaire : deux systèmes

Photo n° 16 – Le système de production d’eau chaude sanitaire « Profusion »

Photo n° 17 – Zoom sur l’échangeur à plaques

Photo n° 18 – Schéma de raccordement du ballon « Profusion »

Photo n° 19 – Schéma de fonctionnement du ballon « Profusion »

Photo n° 20 – Fonctionnement du ballon « Profusion »

Photo n° 21 – Démontage de l’échangeur à plaques

Photo n° 22 – 2changeur à plaques démonté

Photo n° 23 – Raccordement de l’échangeur à plaques sur détartreuse

Comme on peut l’observer sur cette photo l’échangeur à plaques est facile à détartrer car il possède des raccords filetés permettant le branchement de la détartreuse. Un détartrage peut s’avérer utile tous les 4 à 5 ans avec un acide faible dilué en passage pendant 30 minutes. Préférez toujours un temps de passage plus long avec un acide très dilué plutôt qu’un temps de passage court avec un acide trop concentré.

Photo n° 24 – Avant de remonter l’échangeur à plaques brosser délicatement les collés d’étanchéité si ils présentent un dépôt verdâtre de carbonate de cuivre et utiliser dans tous les cas de nouveaux joints d’étanchéité.

Ce qu’il faut retenir sur la Pulsatoire :

L’absence de brûleur garantie une stabilité du système dans le temps

L’échange de chaleur fumées / paroi échangeur se fait de manière turbulente alors qu’avec les autres chaudières à condensation l’échange se fait de manière laminaire et le meilleur rendement se fait obligatoirement pour un écoulement turbulent.

Même en production d’eau chaude sanitaire la chaudière Pulsatoire condense et garde un rendement très élevé

Les boues gardent leur effet indésirables sur les radiateurs, la formation de poche d’air, ou le colmatage des canalisation cependant la chaudière possédant une contenance en eau très élevé (de 7 à 16 litres en fonction de la puissance) les boues sont diluées et n’ont donc pratiquement aucun impactes sur la chaudière et son rendement.

Un désemboauge reste toujours conseillé pour le reste du réseau (radiateurs, canalisation et accessoires type pompes etc ..)

Aucun réglage du mélange air / gaz ne doit se faire sur la pulsatoire alors que sur les autres modèles à condensation il est nécessaire une fois par an au minimum car dans le temps les chaudières à condensation classique se dérègle naturellement, la pulsatoire ne peut pas se déréglée son mélange est stable dans le temps naturellement.

Le conduit de fumées est de petites tailles et ne coûte pratiquement rien puisque c’est du PVC servant communément aux écoulement des eaux usées.

Plus de ramonage, plus de tubage avec des conduits encombrants qui se dégradent dans le temps, qui peuvent percer et qui sont très onéreux.

La chaudière est conçu pour être utilisée en version ventouse ou en version cheminée sans qu’il soit nécessaire d’opérer de modification dessus. La chaudière peut être au début utilisée en version cheminée puis ensuite en version ventouse sans devoir changer quoique se soit dedans.

Son niveau d’émission de polluants est largement inférieur au label ange bleu (allemand) il correspond à 10 mg / kWh d’oxyde d’azote.

Côté consommation concrète – cas personnel

L’une des questions fréquemment posée lors du choix d’une chaudière à condensation s’est celui de la consommation de gaz. Ici nous allons exprimer la consommation de gaz en m³ (Rappel : 1 m³ = 1 000 Litres) – Gaz Naturel (Gaz de Groningue*)

* Groningue est le nom d’une ville située au Pays bas et qui possède un gisement de gaz naturel

Composition du foyer : 2 adultes + 2 adolescents

Equipements sanitaires : 1 baignoire en 1,60 mètres + 1 douche + 1 lavabo

Volume d’eau (froide + chaude) consommée par an en moyenne (étude sur 3 ans) : 133 m³ / an soit 11 m³ / mois pour 4 personnes soit 2750 litres / mois / personne ou environ 92 litres / jour / personne

Surface habitable : 100 m ² – Maison sur un étage – Isolation des combles en laine de verre de 200 – Double vitrage récent (2006) partout – Avancée en toiture polycarbonate épaisseur double sur environ 15 m² (déperditions thermiques importantes mais beaucoup de lumière même en plein hiver)

Température ambiante de référence : 22 °C

Consommation de gaz pour l’année 2009 sur relève compteur : 1881 m³ / an soit environ 157 m³ / mois soit environ 5,2 m³ / jour

La consommation de gaz se fait pour la cuisson + l’eau chaude sanitaire + le chauffage.

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Mesures électriques sur chaudière

 

Savoir mesurer certains points électriques de la chaudière au sol possédant un bloc gaz électro-mécanique peut se révéler bien souvent très utile afin d’établir un diagnostique de panne. Pour réaliser ces procédures un multimètre s’avère être un outil indispensable.

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Nous reprenons ci-dessous un montage expérimental composé d’un véritable brûleur d’une chaudière au sol équipé d’une paire d’électrodes d’allumages électronique, d’une sonde d’ionisation, d’un bloc gaz de marque SIT modèle : 830 Tandem et d’un tableau complet de chaudière sol composé d’un interrupteur d’allumage, d’un bouton de réarment défaut d’allumage, d’un capillaire thermométrique en cuivre avec écran analogique, d’un aquastat à capillaire pour le bon tirage des fumées (également appelé SPOTT) équipé d’un réarmement manuel, d’un aquastat à capillaire de réglage départ chauffage, d’une sécurité sur-chauffe par bouton (sans réarmement manuel).

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Photo n° 1 – Présentation du brûleur

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On observe sur cette photo que la sonde d’ionisation est chauffée au rouge. Nous avons branché en série notre multimètre dont le sélecteur sera au préalable réglé sur le micron-Ampère – Nous avons placé les deux cosses l’une dans le COM (Commun) et l’autre dans le mA (milli-Ampère) – La mesure d’un courant d’ionisation s’effectue de cette manière, l’ampèremétre indique une valeur de 4,4 µA soit un courant très faible (un millième de mA soit 0,001 mA). Pour ce montage la puissance du brûleur a été réduite au maximum ce qui explique la valeur assez faible du courant d’ionisation cependant plus la flamme est puissante plus elle est active et plus le courant d’ionisation est élevé.  Nous allons voir dans la photo n°2 comment est réglé l’ampèremétre.

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Photo n° 2 – Réglage de l’ampèremètre

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Photo n°3 – Représentation du schéma de câblage

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Photo n° 4 – Présentation du tableau avant de la chaudière

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On observe sur cette photo le bouchon noir qu’il suffira de dévisser afin de réarmer le cas échéant le bouton de sécurité des fumées. En effet en cas de mauvais tirage des fumées produites lors de la combustion celles-ci peuvent mal s’évacuer vers l’extérieur et retomber dans la chaufferie, chargées de monoxyde de carbone le CO (gaz mortel) et d’oxydes d’azote les NOx (gaz donnant cette odeur âcre aux fumées et souvent confondu avec le gaz naturel) elles sont dangereuses pour cette raison les fabricants sont tenus de placer une sécurité (appelée SPOTT) signifiant Système Permanent d’Observation du Tirage Thermique qui coupe le brûleur en cas d’anomalie de tirage (Arrêté du 2 août 77 modifié – Titre Premier – Article 5 – Obligation depuis le 1 janvier 1994).

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Photo n° 5 – Bouton de réarmement des fumées

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Photo n° 6 – Réarmement de la sécurité fumées (SPOTT) (Système Permanent d’Observation du Tirage Thermique)

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Si la sécurité fumées est enclenchée vous sentez une résistance lorsque vous appuyez dessus. Tant que celle-ci n’est pas manoeuvrée manuellement comme présenté sur la photo 6 ci-dessous la chaudière ne redémarrera pas d’où la nécessité d’appuyer dessus. Attention en cas d’enclenchement fréquent de cette sécurité il est possible qu’un volatil ait décidé d’installé un nid juste au dessus de votre conduit ce qui fait refouler vos fumées l’intervention rapide d’un professionnel devra être opéré. Cette sécurité ne doit en aucun cas être shunté pour faire redémarrer la chaudière.

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Photo n°7 – Présentation du tableau arrière de la chaudière

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Photo n° 8 – Prendre la tension aux bornes de l’alimentation générale du tableau de la chaudière

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Photo n° 9 – Mesure de la tension aux bornes de l’alimentation générale (vue d’ensemble)

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On observe sur cette photo la valeur de la tension (AC) ou Alternatif Courant – la valeur (DC) indique que le courant est continu on parle de tension V. AC ou de tension V. DC. Sur cette photo on remarque que le multimètre est raccordé en dérivation. La tension alternatif mesurée en de 223,9 V (AC).

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Photo n° 10 – Emplacement des modules de mesures et de sécurité ainsi que de  leurs sondes

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Photo n° 11 – Module de sécurité type aquastat départ chaudière ou sécurité fumées (SPOTT)

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Photo n° 12 – Vérification du fonctionnement du module

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Pour effectuer un test de fonctionnement d’un module de sécurité par exemple un SPOTT (Système Permanent d’Observation de Tirage Thermique) ou d’un aquastat de température de départ chaudière il suffit de faire le test dit de « continuité ». En effet lorsque le module est fonctionnel il est dans un état passant c’est à dire que le circuit est fermé donc que le courant passe. Le multimètre est équipé d’un test de « continuité » voici comment cela peut être mis en évidence.

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Rappel la mesure d’une résistance se fait alors que le module est testé n’est pas sous tension. Dans le cas de la photo ci-dessous la valeur de la résistance est de  0,3 O cela signifie qu’il existe bien une résistance même très faible mais elle est bien présente cela signifie que le circuit est correct (il est fermé) dans le cas contraire le multimètre aurait indiqué un symbole clignotant instable. De plus en appuyant sur une touche spécifique ce multimètre émet une sonnerie lorsque le circuit est correctement fermé indiquant que le module est fonctionnel.

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Photo n° 13 – Agrandissement sur le raccordement des pinces du multimètre

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Photo n° 14 – Réglage du multimètre pour le test d’une continuité

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On observe que le multimètre affiche le pictogramme en forme de petite note de musique indiquant que le test de continuité est activé. Lorsque le circuit est fermé il y a une musique. Prenons l’exemple de la sécurité fumées en temps normale la sécurité est commutée c’est à dire qu’elle laisse passer le courant dans le cas contraire si la sécurité s’est déclenchée s’est qu’elle a enregistrée un refoulement anormal coupant le passage du courant et du même coup arrêtant l’alimentation électrique de la vanne gaz qui se coupe automatiquement arrêtant du même coup l’arrivée du gaz au brûleur.

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Photo n° 15 – Test de continuité sur un Aquastat chaudière démonté réglé sur  O °C

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Le bouton de réglage étant réglé sur zéro l’aquastat n’est pas en demande le circuit est ouvert il ne laisse pas passer le courant si il était raccordé ceci correspondrait à une vanne gaz non alimentée électriquement et donc à l’arrêt. L’appareil n’indique aucune valeur de résistance mais uniquement un symbole OL. clignotant.

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Photo n° 16 – Test de continuité sur un aquastat chaudière démonté réglé sur 90 °C

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Le bouton de réglage de l’aquastat étant réglé sur 90 °C ceci simule une demande de chaleur de la part du réseau chauffage le circuit interne de l’aquastat se ferme le courant passe il y a continuité et donc apparition d’une valeur de résistance (sur l’écran on lit 0,4 O), une sonnerie retentit. Ce double test nous indique que l’aquastat est fonctionnel en effet sur la photo n° 15 l’aquastat étant réglé sur 0 °C le circuit est ouvert pas de demande de chaleur puis après avoir tourné le bouton sur le 90°C il y a donc demande de chaleur le circuit électrique se ferme le courant passe et vient alimenter la bobine électrique de la vanne gaz qui s’ouvre et laisse s’échapper le gaz au brûleur. Généralemnt l’anomalie rencontrée sur un aquastat c’est qu’il est toujours ouvert il n’y a donc plus demande de chaleur le brûleur reste éteint malgré que le thermostat d’ambiance lui est en demande. Plus rarement l’aquastat peut être en anomalie car il reste perpétuellement fermé lorsque le thermostat d’ambiance n’est pas en demande le brûleur reste éteint par contre lorsque le thermostat d’ambiance se place en demande de chaleur le brûleur est continuellement en demande ce qui fait très rapidement monté la température provoquant le déclenchement d’une autre sécurité « la surchauffe » qui ouvre le circuit électrique coupant l’alimentation de la vanne gaz et donc l’extinction du gaz au brûleur.

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Photo n° 17 – Aquastat de réglage de la température départ chaudière

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