Amélioration d'une chaudière surdimesionnée, partie 1

Rédigé par Kevin Sartor - -

Une installation de chauffage central, c'est bien. Une installation correctement dimensionnée et régulée, c'est mieux.

Contexte

Une chaudière de 60 kW est présente dans notre domicile. Celle-ci est couplée à un ballon d'eau chaude sanitaire de 400 litres. Sachant qu'en général on installe dans une maison moyenne une chaudière d'environ 20 kW pour pouvoir réaliser de l'eau chaude de manière instantanée, la chaudière utilisée semble surdimensionnée. En effet cette puissance n'est généralement pas nécessaire au chauffage des locaux.

Ce surdimensionnement provient à priori du fait que la maison était auparavant non isolée et que le chauffagiste s'est certainement dit lors du remplacement de la chaudière par les anciens propriétaires qu'il allait en installer une dont la puissance était supérieure à la précédente. En effet, pourquoi prendre le risque de mécontenter un client par une puissance trop faible! En fouillant dans les papiers de l'ancien propriétaire la puissance annoncée sur l'ancienne chaudière était de 52 kW. Par ailleurs, celui-ci venait de terminer d'isoler sa maison avant de réaliser le remplacement de la chaudière. Un rapide calcul de l'isolation du domicile porte à environ 20 kW la puissance nécessaire maximale par une température de -10°C pour chauffer le domicile. Il semble donc que soit cet information n'a pas été transmise à l'installateur ou que celui-ci n'en a pas tenu compte...

Conséquences

Première conséquence, l'installation de cette chaudière (en vert sur la figure suivante) implique un circulateur primaire relativement énergivore: de 110 à 170W, car la chaudière est modulante. Celui-ci est toutefois à vitesse variable mais consomme tout de même beaucoup d'énergie.

Bien que la chaudière soit modulante, celle-ci démarre avec une puissance de 60 kW et ne diminue sa puissance que quelques minutes son démarrage (lorsque l'eau revient des radiateurs). Cependant elle se se coupe quasi instantanément après la diminution de puissance car la température de l'eau de retour du chauffage est certainement au dessus d'une consigne dans la régulation de la chaudière. Cela entraine un nombre important de cyclages démarrage/arrêt de la chaudière: près de 100 fois par jour au vu des mesures réalisées lors de journées dont la température extérieure est comprise entre 0 et 5°C. Le surdimensionnement de la chaudière ne permet donc pas une modulation normale de la puissance.

Par ailleurs, l'installation de cette chaudière a été réalisée avec une bouteille casse pression. Cette bouteille permet de découpler les débits de la chaudière et les débits passant soit dans le ballon d'eau chaude soit dans le circuit de chauffage central comme représenté sur la figure suivante:

Un problème se pose au vu du débit d'eau de la chaudière et de celui présent dans les radiateurs. En effet, le débit d'eau dans la chaudière est très élevé au vu du circulateur installé, ce qui implique une faible variation de température à la chaudière pour une puissance donnée. En effet, bien que l'eau de retour des radiateurs soit plus froide, celle-ci est mélangée à l'eau qui n'a pas été utilisée par le circuit de chauffage au vu du second circulateur qui a une puissance beaucoup plus faible. Cela diminue la potentielle condensation des fumées (et donc du rendement) vu que la température d'eau à l'entrée de la chaudière est toujours élevée.

Première série de modifications

Au vu du nombre important de cyclages de la chaudière, la puissance maximale de celle-ci a été modifiée dans les paramètres de la chaudière et a été imposée à 15 kW environ (soit le minimum possible). Dans ce cas les cyclages ont bien diminué de l'ordre d'une vingtaine par jour (au lieu de la centaine auparavant), le confort est maintenu au prix d'un temps un peu plus long pour la mise en température de la maison (mais la régulation de la chaudière adapte son comportement en fonction).

La puissance de 15 kW correspond davantage à l'énergie nécessaire pour le logement dans lequel elle est installée. Les cyclages ont toujours lieu durant les jours plus cléments car la chaudière ne peut moduler davantage sa puissance vu qu'elle est déjà fixée à sa plus faible valeur. Il s'agit donc d'une simple modification logicielle qui permet de prolonger la durée de vie du brûleur ainsi que d'autres pièces mécaniques.

La deuxième chose qui a été modifiée est le circulateur primaire de la chaudière. Celui-ci a été remplacé par un vieux circulateur de récupération qui est loin d'être un de dernière génération (et qui ne satisfait pas la loi sur les nouveaux régulateur de 2015) mais qui ne consomme que 35W seulement à son maximum. En effet au vu de la puissance demandée, il n'est plus nécessaire de pouvoir faire circuler un débit si important dans la chaudière. Du coup la consommation électrique s'en retrouve fort diminuée (plus de 70W d'économie lorsque la chaudière est en marche).

Si on part du principe que durant les 3 mois les plus froid, la chaudière a fonctionné au minimum 4h par jour (relevés effectués et arrondis à l'unité inférieure par mesure de précaution), cela représente une économie d'électricité de 5 [h] * 120 [jour] * 0.07 [kW] = 42 kWh (soit un peu moins de 10 €). En réalité la consommation est supérieure puisque la chaudière fonctionne environ 7 mois par an mais faute de données supplémentaires, l'on s'en tiendra à cette première approximation. Ce n'est pas exceptionnel mais c'est toujours cela.

Cela dit la diminution de la puissance du circulateur a eu également un deuxième aspect positif: le débit primaire de la chaudière a été diminué, ce qui fait qu'il y a moins de recirculation et donc que la différence de température à la chaudière a augmenté permettant, a priori, une augmentation du phénomène de condensation et donc du rendement.

C'est tout pour ce premier article. Un second article est prévu et traitera de l'amélioration du rendement par la suppression pure et simple de la bouteille casse pression et par la régulation avancée du débit, qui n'est pas aussi simple qu'espèrée.

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