Performance des chaudières gaz condensation à 3 piquages

Par Hervé Sébastia, expert en Solutions Thermiques Collectives
et Lucia De Witt, chef de produits Chaudières Collectives et Modules Hydrauliques Préfabriqués – groupe Atlantic

Aussi bien en neuf qu’en rénovation, aussi bien en résidentiel collectif qu’en tertiaire, la performance est désormais non seulement basée sur les économies d’énergie mais aussi sur la diminution des rejets de gaz à effet de serre.

Le contrôle de la performance n’est pas que théorique mais peut aller jusqu’au relevé des consommations aux compteurs comme exigé par le Décret Tertiaire. Dans ce cas de figure, dès la phase conception, il est nécessaire de porter une attention particulière non seulement à la performance intrinsèque du générateur mais surtout à sa position hydraulique dans l’installation.

En effet, un générateur Chaudière ou PAC aura de biens meilleures performances s’il est alimenté avec une température de retour la plus basse possible et son débit nominal.

Dans cet article, nous allons donc rappeler l’intérêt de privilégier un raccordement de chaudière condensation en 3 piquages plutôt qu’en 2 piquages et d’autant plus si le surcoût à l’installation est négligeable.

Gagner en performance avec une chaudière 3 piquages qui alimente uniquement des circuits chauffage

En présence de plusieurs circuits chauffage à loi d’eau différentes, une chaudière 3 piquages est toujours avantageuse.

On retrouve ce type d’installation principalement dans le tertiaire type enseignement, hôtellerie, etc, ... lorsque la production ECS est indépendante de la chaudière.

On le retrouve également en logement collectif lorsque l’ECS est produite par une autre source d'énergie (type électrique par PAC ou chauffe-eau).

Voici un exemple de simulations effectuées par l’outil « Optimax Design » accessible à partir du site internet Atlantic - Cliquez ici

• Ville : Paris
• Chaudière : Varmax 275 kW
• Circuit 1 : 70/50°C constant CTA – 100 kW
• Circuit 2 raccordé au condenseur : 70/50°C régulé radiateurs – 100 kW

En 2 piquages, le rendement global annuel est de 98,8% pour des températures de retour dans le condenseur qui évoluent de 50 à 66,9°C sur la saison de chauffe

En 3 piquages, la température de retour est plus favorable dans le condenseur ce qui génère un rendement global annuel de 103,5%

Conclusion : en présence de plusieurs circuits chauffage à loi d’eau différentes, une chaudière 3 piquages favorise nettement la performance par rapport à une chaudière 2 piquages : gain proche de 5 points de rendement dans cet exemple.

Gagner en performance avec une chaudière 3 piquages conçue sans circulateur de recyclage

Le retour Haute Température (HT) du 3 piquages permet aussi à la chaudière de condenser.

En effet tout circuit régulé - même 80/60°C - condense une grande partie de la saison de chauffe, il suffit que les retours soient inférieurs à 55°C (Cf. Figure 1).

Il faut donc éviter de réchauffer le retour HT, c’est malheureusement le cas pour les chaudières qui nécessitent d’un circulateur de recyclage.

Une chaudière à très faible volume d’eau nécessite d’un débit minimum d’irrigation pour éviter la casse de son corps de chauffe ; un circulateur de recyclage placé entre son départ et son retour HT est donc obligatoire (Cf. Figure 2).

Varmax a une conception avec un volume d’eau optimisé qui permet de se dispenser d’un circulateur de recyclage.

Nota : Varmax dispose d’un circulateur intégré lié au concept « hydrostable ».
Ce circulateur n’est pas un circulateur de recyclage car il ne réchauffe pas le retour chaudière, au contraire, il améliore la performance et augmente la robustesse du corps de chauffe.

Suivre le lien ci-dessous pour accéder à l’Infotech Varmax et obtenir des explications détaillées sur son circulateur intégré - Cliquez ici

Figure 1 - Sur un circuit régulé 80/60°C, phase de condensation de -5°C à 18°C, soit la quasi-totalité de la saison de chauffe (225j/229 à Lyon)

Figure 2 – Chaudière 3 piquages avec circulateur de recyclage

Gagner en performance avec une chaudière 3 piquages équipée d’un condenseur de conception vertical

Pendant l’été, sur une chaudière 3 piquages, le condenseur n’est plus irrigué par le retour chauffage (Cf. Figure 3). Cependant il récupère des calories car les fumées le traversent pendant les charges de production ECS.

Sur la période estivale, la performance de la chaudière est fortement impactée par le type de conception du condenseur horizontal ou vertical.

Figure 3 – Chaudière 3 piquages pendant la phase estivale avec condenseur non irrigué

A / Condenseur Horizontal

Figure 4 – Chaudière Condensagaz d’ancienne génération avec condenseur horizontal nécessitant d’un débit minimum d’irrigation

Pendant la saison estivale, le condenseur horizontal (Cf. Figure 4) d’une chaudière 3 piquages d’ancienne génération, n’est plus irrigué. Les calories qu’il récupère sur les fumées ne peuvent plus être transmises à l’échangeur principal de la chaudière. Cela se traduit par une perte de performance de la chaudière et un risque de surchauffe du condenseur.

Pour éviter cette perte de performance et la surchauffe du condenseur, il est nécessaire de mettre en place un système d’évacuation des calories qui complexifie l’installation.

Exemple : mise en place d’un jeu de vannes ou d’une vanne trois voies (Cf. Figure 5) qui nécessite une action au passage de la phase estivale pour dévoyer le retour primaire ECS vers le condenseur et l’irriguer.

Figure 5 - Système d’irrigation du condenseur horizontal d’une chaudière 3 piquages pendant la phase estivale

B / Condenseur Vertical

Figure 6 – Chaudière Varmax de nouvelle génération avec condenseur vertical sans débit minimum d’irrigation

Pendant la saison estivale, l’eau stagnante dans le condenseur vertical (Cf. Figure 6 et Figure 7) est réchauffée par les fumées, remonte par effet thermosiphon dans la boite à eau supérieure et transmet les calories aux retours ECS (conception type Varmax et Condensinox).

Ainsi, la performance et la robustesse sont garanties sans complexité hydraulique.

Figure 7 - Chaudière avec condenseur vertical type Varmax

Conclusions

La performance d’une chaudière 3 piquages durant la phase estivale est très dépendante de la conception de son condenseur.
 

• Avec un condenseur horizontal :

- Le condenseur n’est plus irrigué, la récupération de calories n’est plus possible ce qui génère une perte de performance de la chaudière.
- Les fumées passant toujours sur le condenseur, il faut trouver une solution pour l’évacuation des calories et ainsi éviter la surchauffe.
 

• Avec un condenseur vertical :

- Les calories du condenseur sont récupérées et transmises à l’échangeur principal aussi bien pendant la saison de chauffe que la saison estivale, la performance de la chaudière est optimisée tout au long de l’année.

VARMAX est conçue pour fonctionner sans circulateur de recyclage permettant ainsi de garantir une meilleure performance car son retour Haute Température n’est pas réchauffé.

VARMAX est conçue avec un condenseur vertical qui permet par thermosiphon de récupérer les calories des fumées même l’été sans l’ajout d’organes hydrauliques supplémentaires.

VARMAX 3 piquages bénéficie d’une performance optimisée en été comme en hiver avec une hydraulique simplifiée.
 

Par Hervé Sébastia, expert en Solutions Thermiques Collectives
et Lucia De Witt, chef de produits Chaudières Collectives et Modules Hydrauliques Préfabriqués – groupe Atlantic

Source et Lien