Produit

Chaudière à condensation collective

Mis à jour le
La chaudière à condensation collective permet de produire le chauffage et l’eau chaude sanitaire des logements collectifs neufs RT 2012, tout en maîtrisant le coût global de construction.
BÂTIMENTS TERTIAIRE
  • Bureaux
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USAGES
  • Chauffage
  • ECS

Fonctionnement de la chaudière à condensation collective

Le principe de la chaudière à condensation est de la récupération de la chaleur latente par liquéfaction de la vapeur d’eau contenue dans les produits de combustion.

Fonctionnement chaudiere condensation collective
Fonctionnement chaudiere condensation collective

Etape 1 : le circuit d’eau est réchauffé par le brûleur gaz naturel. La combustion émet des produits contenant de la vapeur d’eau à haute température.
Etape 2 : l’eau chaude produite est distribuée aux émetteurs de chauffage (radiateurs par exemple) via le circuit de chauffage.
Etape 3 : les produits de combustion se refroidissent au contact du retour du circuit de chauffage qui revient dans le condenseur. Au cours de ce processus, toute ou partie de la vapeur d’eau contenue dans les produits se liquéfie, les produits sont refroidis et l’eau réchauffée.
Etape 4 : les condensats acides résultant de la condensation des produits sont évacués vers le réseau d’eaux usées. 
En récupérant cette chaleur latente, les chaudières à condensation bénéficient d’un surplus d’énergie et consomment donc moins d’énergie que des chaudières traditionnelles.
La directive européenne sur l’efficacité énergétique (règlement européen 813/2013), soit l’ERP (Energy Related Product), impose des rendements minimaux pour toutes les chaudières gaz de puissance de plus de 70 kW et inférieure à 400 kW, vendues depuis le 26 septembre 2015 :

  • 95,5 % PCI à pleine charge ou 86 % PCS
  • 104,4 % PCI à 30 % de charge ou 94 % PCS

Concrètement, cela revient à imposer la condensation pour les chaudières de plus de 70 kW.
 

Dimensionnement de la chaudière à condensation collective

Monotone de puissance

Afin de réaliser un dimensionnement optimal, le profil des besoins thermiques (soit la monotone de puissance) doit être connu. Définir la monotone de puissance, qui représente le nombre d’heures durant lesquelles la puissance thermique est appelée au cours de l’année, permet de :

  • Confirmer et optimiser le calcul des déperditions de chauffage
  • Identifier la pointe de production d’ECS
  • Identifier les taux de charge partielle dans le cas de plusieurs chaudières montées en série hydraulique

Ci-dessous un exemple de monotone de puissance :
 

Exemple d'un monotone de puissance
Exemple d'un monotone de puissance

Dans cet exemple, les puissances appelées sont inférieures à 50 % de la puissance max (flèche rouge) pendant 70 % du temps (1 – (2500/8000)).

Pour obtenir ce tracé, plusieurs options sont possibles :

  • Estimer la monotone à partir des déperditions thermiques globales du bâtiment (à la température extérieure de base) et d’un fichier météo (températures extérieures) du site considéré 
  • Utiliser un logiciel de simulation thermique dynamique (STD) caractérisant l’installation 
  • Réaliser des mesures sur site des besoins de chaleur sur plusieurs semaines voire sur une saison de chauffe complète (méthode uniquement possible dans le cas de bâtiments existants).

L’analyse de cette monotone montre bien souvent que les chaufferies des bâtiments fonctionnent généralement pendant 80% du temps à moins de 30% de charge. C’est pourquoi il est vivement recommandé de mettre en place plusieurs chaudières en cascade plutôt qu’une seule chaudière de forte puissance. 

Gestion de la cascade des chaudières

Il existe plusieurs façons de gérer la cascade des chaudières :

Dans une cascade hiérarchique (ou avec priorité), la première chaudière fonctionne jusqu’à atteindre 100 % de charge utile avant que la chaudière suivante se mette en marche.

Dans une cascade en parallèle, les chaudières fonctionnent simultanément à la même charge le plus tôt et le plus souvent possible.

 

La cascade hiérarchique est souvent utilisée en présence de chaudières basse température ou d’un duo chaudière basse température et chaudière à condensation. En présence de chaudières à condensation uniquement, il faut privilégier la cascade parallèle pour utiliser la surface d’échange totale disponible des 2 chaudières le plus tôt et le plus souvent possible. C’est comme si l’on était en présence d’une seule chaudière deux fois plus puissante et ayant une surface d’échange double. Cela permet de travailler au plus bas taux de charge sur les deux chaudières, et de ce fait de gagner jusqu’à plus de 6 % de rendement par rapport à une cascade hiérarchique.

Dimensionnement en ECS

La puissance nécessaire pour la production d’ECS est calculée à partir des éléments suivants :

  • le volume journalier
  • le volume et la durée de la pointe pluri-horaire
  • le volume dix minutes

Ces besoins peuvent être estimés soit par des méthodes de dimensionnement, soit calculés par simulation thermique dynamique ou encore mesurés sur site.


Dès lors, il est possible de déterminer le système de production d’ECS :

  • production accumulée
  • production semi-accumulée
  • production semi-instantanée ou instantanée

Point de vigilance sur la surpuissance des chaudières

Les chaufferies collectives sont souvent dimensionnées avec des facteurs de surpuissance. Ils sont entre autres liés aux facteurs de relance définis par la norme EN 12831, au cumul des puissances chauffage et ECS, et à la sécurité de puissance minimum à garantir en cas de panne d’un des générateurs.

Une surpuissance pourrait laisser croire que la chaudière va travailler à des taux de charge plus faibles bénéfiques à la performance, mais il en est tout autre. Chaque chaudière dispose en effet d’un seuil minimum de modulation en dessous duquel la chaudière fonctionne en cycle marche arrêt. Ces cycles vont donc entraîner une usure prématurée du brûleur, une augmentation des pertes par pré-ventilation et des pics de polluant (monoxyde de carbone CO).

Avec une très faible surpuissance (de l’ordre de 10% seulement), le brûleur cycle 25% de la saison de chauffe. En considérant 66% de surpuissance, le brûleur cycle 50% des jours de chauffe. 

Mise en œuvre de la chaudière à condensation collective

Plusieurs configurations de chaudières peuvent se présenter selon les spécificités d’un projet (réseau de chauffage haute et/ou basse température, production d’ECS…). Il n’y a pas de solution unique, l’essentiel est de choisir un schéma hydraulique qui permette à la chaudière de condenser le plus souvent possible. Il existe ainsi 3 types de chaudières : 

2 piquages

Adapté en présence d’un seul type d’émetteur (un seul retour et un seul départ de chauffe).
è La configuration en 2 piquages est le choix le plus adapté pour des circuits à lois d’eau identiques. Cette chaudière dispose d’un foyer condenseur avec un départ et un retour. Avec ce matériel, il faut une température moyenne la plus basse possible pour obtenir des meilleurs rendements. L’installation hydraulique est ainsi simplifiée au maximum. 

3 piquages

Adapté en présence de deux types d’émetteurs à loi d’eau différente (radiateur et ECS ou radiateur et plancher chauffant BT par exemple). La chaudière dispose d’un seul départ de chauffe et de deux retours : un à basse température et un à haute température.
è La configuration en 3 piquages fonctionne comme une configuration 2 piquages sauf que les retours haute et basse température sont dissociés : le retour à basse température arrive en bas de l’échangeur et le retour haute température arrive en position médiane, ce qui permet d’optimiser la performance. 

4 piquages

Cette configuration est particulièrement adaptée aux installations composées de circuits régulés (en fonction de la température extérieure), et en présence de circuits non régulés, soit un départ constant à haute température comme par exemple des sous-stations. C’est dans ce cas de figure que l’on peut constater les plus grands écarts de rendements avec les configurations 3 et surtout 2 piquages.

 

La chaudière dispose de deux départs chauffage (un départ de l’échangeur et un départ du condenseur) et de deux retours (un retour à l’échangeur et un retour au condenseur).

Synthèses

Tableau de synthèse des configurations de chaudières adaptées à chaque type de circuits de chauffage

 

Suivant le mode de production d’eau chaude sanitaire, et du fonctionnement permanent ou non des pompes des échangeurs, la production d’ECS peut elle aussi être un départ haute température constante pour la chaudière.

 

Le tableau ci-dessous doit donc être enrichi d’une colonne pour la production de l’ECS :

 

Tableau de synthèse des configurations de chaudières adaptées pour un usage chauffage et ECS

Type de production ECS\Type de circuit de chauffage  

Circuits de chauffage régulés
Lois d'eau égales

Circuits de chauffage régulés 
Lois d'eau non égales

Circuits de chauffage comportant au moins un circuit a temperature de depart constante

Sans  ECS

2 piquages

2 < 3 < 4 piquages

3 < 4 piquages

ECS instantanée

A éviter pour assurer la longévité d'une chaudière à condensation

Préparateur ECS avec échangeur intégré

2 < 3 < 4 piquages

2 < 3 < 4 piquages

3 < 4 piquages

ECS avec échangeur à plaques avec stockage primaire ou secondaire (fonctionnement des pompes en continu)

3 < 4 piquages

3 < 4 piquages

3 < 4 piquages

ECS avec échangeur à plaques avec stockage primaire ou secondaire (marche/arrêt des pompes)

2 < 3 < 4 piquages

ou 2 piquages avec la régulation de la température de retour

2 < 3 < 4 piquages

ou 2 piquages avec la régulation de la température de retour

3 < 4 piquages

Tableau de synthèse des configurations de chaudières adaptées pour un usage chauffage et ECS
Tableau de synthèse des configurations de chaudières adaptées pour un usage chauffage et ECS

Voir la schémathèque hydraulique pour plus de précisions sur les différentes configurations de chaudières adaptées aux usages chauffage et ECS.

Implantation de la chaufferie collective en logements et Etablissement Recevant du Public

 

Suivant le type de bâtiment, les nouvelles chaufferies sont soumises, en partie ou en totalité, aux principaux textes réglementaires suivants (liste non exhaustive) : 

Textes applicables en fonction de la typologie de bâtiment

 

Habitation 

Tertiaire

Bureaux

ERP

Arrêté du 23 juin 1978

 

 

 

Arrêté du 2 août 1977 modifié

 

 

 

Règlements ERP ( arrêté du 25 juin 1980 modifié et arrêté du 22 juin 1990)

 

 

 

Règlements IGH ( arrêté du 30 décembre 2011)

Si immeuble de grande hauteur

Arrêté PIC du 25 juillet 1997 modifié

Si P > 2000kW

Code du travail

 

 

 

Textes applicables en fonction de la typologie de bâtiment
Textes applicables en fonction de la typologie de bâtiment

 

Chaufferie d'une puissance calorifique inférieure ou égale à 2000 kW:

 

Concerne

Observations

Arrêté du 23 juin 1978

  • Implantaion

  • Caractéristiques du local

  • Alimentation en gaz

  • Conduite de fumée

L'article 13 renvoie à l'arrêté du 2 août 1977 modifié pour l'alimentation en gaz

Arrêté du 2 août 1977 modifié ,article 8

  • Alimentation en gaz

L'article 8 renvoie également aux prescriptions des articles 4,5,7 (à l'exception du 2°), 25, 26 et 28 à 32 du même arrêté

Règlement ERP de 1ère à 4ème catégorie (arrêté du 25 juin 1980 modifié)

  • Implantaion

  • Caractéristiques du local

  • Installation des appareils

  • Alimentation en gaz

L'article CH5 renvoie à l'arrêté du 23 juin 1978.Les articles GZ 1 à GZ 30 traitent des règles de mise en oeuvre des installations de gaz. 

Règlement ERP de 5ème catégorie (aarêté du 22 juin 1990 modifié)

  • Implantaion

  • Caractéristiques du local

  • Alimentation en gaz

L'article PE10 B §1 renvoie à l'arrêté du 2 août 1977 modifié pout la réalisation des installations.

Règlement IGH (arrêté du 30 décembre 2011)

  • Implantation

  • Alimentation

Articles GH 36 et GH 37

Code du travail , article R235-4-9

  • Risques pour la santé et la sécurité des travailleurs

L'article renvoie, s'il y a lieu, aux règles propres aux bâtiments d'habitation, de bureaux ou recevant du public.

 

Implantation d'une chaufferie d'une puissance calorifique inférieure ou égale à 2000 kW

 

Règles d’implantation d’une chaufferie de moins de 5 000 kW : 

Implantation de la chaufferie

Puissance chaufferie

Pu ≤   2000 kW

Pu totale installée > 2 000kW et ≤   5 000 kW

En terrasse

OUI si

distance horizontale de  10 m  au moins par rapport aux locaux voisins (logements, bureaux, ERP)

OUI si

  • éloignement par rapport aux locaux voisins

  • puissance unitaire de chaque chaudière ≤ 2 000 kW

  • dispositions matérielles limitant la température de l'eau à 100 °C 

Au dernier niveau

OUI

OUI si 

  • puissance unitaire de chaque chaudière ≤  2 000 kW

  • dispositions matérielles limitant la température de l'eau à 110°C

Etage courant/

Rez-de-chaussée/

Sous-sol

OUI

NON

A l'extérieur du bâtiment

OUI

éloignement de plus ou moins 10 m par rapport aux locaux voisins(*)

OUI

éloignement de plus ou moins 10 m par rapport aux locaux voisins(*)

 

Règles d’implantation d’une chaufferie de moins de 5 000 kW
Règles d’implantation d’une chaufferie de moins de 5 000 kW

(*) Les murs et la couverture de la chaufferie située en dehors du bâtiment (habitation, bureaux, ERP ou d'une zone accessible au public) doivent être :

  • pour les parties distantes de moins de 10 mètres, construits en matériaux MO et de degré coupe feu 2h au moins
  • pour les parties distantes de plus de 10 mètres, construits en matériaux MO.

evapdc

Un conduit d’évacuation des produits de combustion doit satisfaire à 4 exigences : assurer un tirage suffisant, être étanche aux gaz et fumées, posséder une grande stabilité mécanique, quelle que soit sa hauteur, et être résistant à la corrosion.

 

Maintenance

Téléchargez la gamme de maintenance de la chaudière et de son brûleur

Indication tarifaire de la chaudière à condensation collective

Le prix fourni/posé d’une installation de chaudière(s) à condensation collective(s) est estimé à environ 100 € / kW (hors distribution).

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