Alimentation fioul d’une chaudière: vigilance, conseils

Par Pascal GUYON - Société Viessmann - Octobre 2019

LA PROBLEMATIQUE

En construction neuve, les raccordements fioul à la chaudière sont négligés, voire complètement non considérés.

Dans le cadre d’une rénovation avec une chaudière au fioul, le problème s’accentue car souvent la puissance de la chaudière fioul change, la configuration de la chaufferie également … Un composant essentiel du système est bien souvent négligé : le raccordement du fioul.

Le diamètre de la conduite de raccordement du combustible doit, dans bien des cas et en particulier lors du remplacement d‘une alimentation bitube par une alimentation monotube, être réduit, sans quoi de l‘air peut s‘accumuler dans les conduites et provoquer des dysfonctionnements au niveau du brûleur.
Ces dysfonctionnements peuvent être évités lorsqu‘on en connaît la cause. La présente analyse apporte la connaissance essentielle pour comprendre les différentes conceptions et les maîtriser pour une installation de chauffage fioul pérenne en construction neuve comme en rénovation.

L'ANALYSE TECHNIQUE

Dimensionnement des raccordements du fioul
Une condition essentielle au bon fonctionnement des installations au fioul est le dimensionnement correct des raccordements du fioul, cela s’applique également aux éléments utilisés entre la vanne “police” de la cuve et le dispositif d’arrêt (pot filtre) en amont de la chaudière.
Le dimensionnement dépend des besoins en chaleur déterminés pour le bâtiment. Ceux-ci déterminent la puissance et donc le débit de fioul du brûleur.

En règle générale, la consommation pour 10 kW de puissance distribuée par la chaudière est d’1 litre de fioul.
Le dimensionnement des conduites dépend du débit volumique de fioul à l’entrée de la/ des chaudière(s).

Le débit volumique est obtenu :
- à partir de la puissance de combustion de la chaudière, du débit de fioul de la chaudière (débit de la buse) pour le système monotube,
- à partir de la courbe de caractéristiques de la pompe du brûleur pour les systèmes bitube
- à partir du débit de fioul dans l’unité de pompage pour l’alimentation centrale en fioul.

Inconvénients du système bitube
Dans un système bitube, deux conduites passent entre la cuve et le brûleur. La quantité de fioul transportée depuis la cuve est plus importante par rapport à ce qu’il est réellement consommé.
Le fioul non utilisé est renvoyé vers la cuve.
A travers ce processus, le contenu de la cuve est continuellement brassé, le fioul se réchauff e et s’enrichit ainsi en oxygène. De ce fait, le fioul vieillit plus vite et des sédiments peuvent se former. La durée de vie du filtre à fioul est également écourtée car celui-ci filtre bien plus de combustible.

Avantages du système monotube
Actuellement, le système monotube est à la pointe de la technologie. Dans ce système, seule une conduite passe de la cuve au brûleur. Grâce à cette conduite d’aspiration, il ne sera puisé dans la cuve que la quantité de fioul réellement nécessaire. Ainsi, une deuxième conduite servant à renvoyer le fioul non utilisé dans la cuve n’est pas utile. Etant donné que le fioul n’est pas réinjecté dans la cuve, il n’y a pas de brassage constant, pas d’échauffement et pas d’oxygénation de ce dernier. Ceci améliore les conditions de stockage et réduit la formation de dépôts.

Composants adaptés :

1. Corps poreux

2. L’air charrié s’accumule dans la partie supérieure

3. Grâce à la dépression, l’air est aspiré et mélangé au fioul sous forme de petites particules

4. Conduite d’aspiration de la cuve

5. Filtre

6. Conduite de départ de la pompe du brûleur; le système est purgé via le gicleur du brûleur

7. Conduite de retour de la pompe du brûleur

Un autre avantage des systèmes monotube est leur niveau élevé de sécurité. Si une fuite venait à apparaître sur la conduite, le brûleur se mettrait très rapidement en défaut. Les systèmes bitube n’ont pas été considérés plus en détails étant donné qu’ils présentent un risque de fuite plus élevé et donc des exigences de construction plus pointues.

Pas d’installation sans conduite de retour (entre le brûleur et le pot filtre)
S’il n’y a pas de conduite de retour, les éventuelles particules d’air contenues dans le fioul ne peuvent s’échapper que par le gicleur pouvant ainsi provoquer des dysfonctionnements au niveau du brûleur. C’est pour cette raison que les systèmes monotube ne doivent pas être installés sans conduite de retour dans les installations. (cf figure3)

SYSTEMES MONOTUBE AVEC CONDUITE DE RETOUR

Dans le cas d’un système monotube avec conduite de retour, une seule conduite de fioul est installée entre la cuve et le pot filtre. A la conduite d’aspiration, une conduite de retour est mise en place entre le brûleur et le pot filtre.
Le pot filtre peut être composé des éléments suivants :
- Filtre à fioul (modèle spécifique avec purge manuelle)
ou
- Purgeur à fioul (purge automatique) avec filtre à fioul monté en série
ou
- Combiné filtre/purge à fioul

Le fioul non utilisé (différence entre la puissance à la pompe et la puissance au gicleur) est ramené depuis la pompe du brûleur (pompe à deux voies) vers le pot filtre pour être ensuite réinjecté dans le circuit d’aspiration.

Avantages
La suppression de la conduite de retour entre la cuve et le pot filtre permet une installation moins coûteuse et sûre.
Contrairement aux systèmes bitube, aucune mesure de sécurité coûteuse ne doit être prise.
La quantité de fioul puisée dans la cuve correspond au débit du gicleur et est ainsi considérablement plus faible ; le diamètre nominal de la conduite d’aspiration et celui des armatures peuvent ainsi être réduits.
La consommation de fioul peut être mesurée à l’aide d’un seul et unique débitmètre. La durée de vie de la cartouche du filtre à fioul est considérablement augmentée comparé au système bitube car le débit est plus faible.

Remplacement par un système monotube
Dans les systèmes monotube la quantité du fioul est réduite. Par conséquent, la vitesse à laquelle ce dernier circule dans la conduite diminue également. Lors d’un remplacement, il faut prendre en compte deux choses : les conduites doivent dans tous les cas être mises hors gel et il est important de diminuer le diamètre des conduites (cf figure 4).
Si le dimensionnement est correct, il ne peut pas se créer de dépression pouvant conduire à la formation de bulles d’air qui engendrent le dysfonctionnement de l’installation.

Débit dans la conduite d’aspiration (cf figure 4 ci-dessus)
Il a été prouvé que le débit dans la conduite d’aspiration doit être compris entre 0,2 et 0,5 m/s.

Des particules d’air peuvent être dissoutes dans le fioul. L’aspiration depuis la cuve provoque, en fonction de la hauteur d’aspiration, une dépression. Des particules d’air peuvent alors s’échapper. En outre, lorsque la pression d’aspiration est forte, des éléments volatiles du fioul peuvent également s’échapper.

En particulier pour les installations monotube où l’air ne peut pas être renvoyé vers la cuve via une conduite de retour, cet air a des effets très néfastes. Si aucune purge à fioul n’a été installée, l’air ne peut s’échapper que par le gicleur et ainsi induire des dysfonctionnements tel qu’une réinjection aux gicleurs, occasionnant pulsation des flammes et bruits anormaux.

Ces petites bulles d’air doivent être transportées uniformément. Si le débit est trop faible, les bulles ne seront pas correctement transportées. C’est surtout valable pour les portions de conduites ascendantes. L’air peut s’accumuler dans les parties hautes de la conduite et créer des poches. Si une grosse bulle d’air parvient dans le brûleur, cela peut causer un dysfonctionnement. Le dimensionnement de la conduite d’aspiration doit se faire en fonction de la quantité de fioul qu’elle devra transporter.

Dans un système monotube, la quantité de fioul qui circule dans la conduite d’aspiration correspond à la quantité de fioul consommé. Par conséquent, la conduite d’aspiration utilisée est réduite.

Exemple:
a) La conduite est trop grosse.
Des bulles d’air se forment.

b) La conduite est adaptée.
Les bulles d’air sont charriées même lorsque la conduite est ascendante.

Pour les petites installations avec système monotube, un débit de 0,2 m/s ne peut cependant pas être respecté car le diamètre interne de la conduite ne peut pas dépasser 4 mm. De plus, les tuyaux cuivre 6 x 1 mm sont les plus petits disponibles sur le marché.
Dans ce cas, le faible volume de la conduite empêche l’accumulation de grandes quantités d’air.

DIMENSIONNEMENT FIOUL

Dimensions de la conduite d’aspiration
Le dimensionnement de la conduite d’aspiration dépend du débit de fioul (puissance des gicleurs pour le système monotube et puissance de la pompe fioul pour le système bitube) conformément aux tableaux ci-dessus.


Hauteurs d’aspiration et longueurs de conduites maximales
Les conseils en matière de hauteur d’aspiration et de longueur des conduites de fioul de diamètre 6 x 1 mm et 8 x 1 mm se trouvent dans la notice pour l’étude Viessmann.


Filtre à fioul
Un filtre à fioul doit être installé en amont de chaque unité de pompage de fioul. Habituellement, il est monté entre la conduite rigide de la cuve fioul et le tuyau flexible relié à l’unité de pompage du fioul et intègre la plupart du temps les dispositifs d’arrêt préconisés.

Pour les brûleurs avec une consommation inférieure à 20 l/h, les poches d’air créées peuvent être canalisées à l’aide d’un filtre multiple.

Ce filtre facilite le transport des bulles d’air vers le système de dégazage. Les particules d’air sont ainsi encore une fois sensiblement réduites et les dysfonctionnements minimisés. Les gicleurs et les filtres fioul doivent correspondre. Plus le gicleur est petit, plus le filtre doit être fin.

Nous recommandons l’utilisation de filtres de 5 micromètres (filtre 5 μm) pour les chaudières au fioul Viessmann.


Vanne anti-siphon
- Une vanne anti-siphon est nécessaire pour les installations avec cuve à fioul dans lesquelles le niveau maximale de fioul est plus haut que le point le plus bas de la conduite d’aspiration du fioul. „„
- Pour les cuves surélevées, il est conseillé d’installer des électrovannes.
- Lors de l’installation d’une vanne antisiphon, il faut veiller à ce que la dépression au niveau de l’aspiration de la pompe du brûleur fioul ne dépasse pas le seuil critique de 0,4 bar.

Travaux de maintenance pour les cuves existantes
Pour les installations existantes, il faut veiller à ce que la crépine réponde aux normes en vigueurs afin d’éviter tout débordement. Les crépines de plus de 20 ans doivent être remplacées (cf figure 7).

Dans ce contexte, la longueur des flexibles de prélèvement doit être vérifiée de sorte qu’il reste une distance de 5 à 10 centimètres jusqu’au fond de la cuve (cf figure 8).