Chaudière individuelle à condensation ou à haute performance énergétique

La chaudière gaz à condensation reprend le même principe de fonctionnement qu’une chaudière traditionnelle, et permet en plus d’optimiser la récupération de la chaleur contenue dans les produits de combustion, tirant ainsi profit de toute l’énergie libérée lors de la combustion du gaz.

Dans une chaudière classique, le circuit d’eau du chauffage central est réchauffé uniquement grâce à la combustion du gaz naturel. L'installation d'une chaudière gaz à condensation permet de récupérer en plus l’énergie contenue dans les fumées. Ces fumées contiennent de la vapeur d’eau qui libère de la chaleur en se condensant. En récupérant cette chaleur (dite chaleur latente), la chaudière à condensation bénéficie d’un surplus d’énergie (environ 11% PCI) et consomme moins d’énergie que les chaudières traditionnelles.

Etape 1 : le circuit d’eau est réchauffé par les produits de combustion du gaz naturel. La combustion émet des fumées à haute température et contenant de la vapeur d’eau (160 g/kWh environ).

Etape 2 : l’eau chaude produite est distribuée aux émetteurs de chauffage (radiateurs par exemple) via le circuit de chauffage. Le circulateur intégré à la chaudière permet la circulation de l’eau dans le circuit.

Etape 3 : les produits de combustion transfèrent la chaleur à l’eau de retour du circuit de chauffage qui revient dans le condenseur. Au cours de ce processus, et fonction de la température de retour d'eau, toute ou partie de la vapeur d’eau contenue dans les fumées se condense, occasionnant un transfert de chaleur au profit de l’eau de chauffage (chaleur latente de condensation).

Etape 4 : les condensats au pH acide (3 < pH < 5) résultant de la condensation sont évacués vers le réseau d’eaux usées.

La chaudière à condensation individuelle au gaz naturel sert des rendements sur le PCI supérieurs à 100 %, de telle sorte que la combustion d’1 m³ de gaz naturel fournit environ :

• 10 kWh de chaleur, dont 9,7 sont transmis à l’eau de chauffage
• 1 kWh de chaleur latente de condensation sous forme de vapeur, dont 0,7 peuvent être transmis à l’eau de chauffage selon la température de l'eau de retour.

Avec le gaz naturel comme combustible, la température de retour de l’eau de chauffage doit être inférieure à 55°C pour que la condensation de la vapeur d’eau intervienne ; plus cette température sera basse, plus le rendement de la chaudière sera élevé. Ainsi, l'installation d'une chaudière à condensation permet de faire des économies de gaz naturel d’environ 15 % à 20 % en moyenne par rapport à une chaudière classique neuve, et jusqu’à 30 % par rapport à une chaudière de plus de 15 ans.

La directive européenne Eco-Conception du 26 septembre 2015 (règlement européen 813/2013 portant application de la directive 2009/125/CE), définit des critères minimum de rendement énergétique et des limites maximales d’émissions polluantes et acoustiques. Elle stipule que seules les chaudières au rendement saisonnier égal ou supérieur à 86 % sur PCS sont autorisées à la vente sur le marché ; au regard des performances des produits disponibles sur le marché, la directive ErP impose indirectement la vente de chaudières à condensation en rénovation bien qu’une exception sur les produits de type B1 existe pour les logements collectifs.

Par ailleurs, seules les chaudières à condensation sont éligibles à des aides financières (CITE, CEE, Eco-PTZ, primes coup de pouce et aides de l'Anah sous conditions de ressources).

Les chaudières à condensation gaz individuelles peuvent se présenter sous deux types :

• Les chaudières murales : compactes, elles permettent de libérer de l’espace au sol.
• Les chaudières au sol : elles sont recommandées pour les logements dotés d’un sous-sol ou d’un garage et où les besoins sanitaires sont importants (ballon tampon) et donc les parois ne permettent pas l’installation d’une chaudière murale, ou encore si le conduit de fumée est éloigné de toutes les parois.

Selon les modèles, elles peuvent permettre la production de :

• Chauffage seul
• Chauffage et ECS

Il existe une grande diversité de fabricants et de modèles de chaudières individuelles. Les nombreuses évolutions et nouvelles fonctionnalités font de la chaudière à condensation la référence pour aujourd’hui et pour demain.

Tous les types d’émetteurs de chaleur sont compatibles avec la plupart des modèles de chaudières à condensation individuelles : les radiateurs, les planchers chauffants, les plafonds chauffants, les plinthes chauffantes, vecteur air ou encore les ventilo-convecteurs. 

La production d’ECS peut se faire de trois manières, en fonction de la taille du logement :

• Production d’ECS instantanée plutôt compatibles pour les petits logements (taille inférieure à 90 m²) ne comportant qu’une salle de bain.
• Production d’ECS par micro-accumulation avec un micro-ballon d’eau chaude sanitaire (environ 3 litres) directement intégré dans le casing de la chaudière, permettant de limiter le temps d’attente de l’eau chaude sanitaire. Cet appareil est aussi compatible avec les petits logements (surface inférieure à 90 m²) ne comportant qu’une salle de bain.
• Production d’ECS accumulée grâce à un ballon sanitaire intégré ou séparé de la chaudière. Il permet de produire de l’ECS en très grande quantité pour les besoins importants (logements comportant plusieurs salles de bains).

Il est possible de faire fonctionner une chaudière à condensation individuelle avec un taux de modulation élevé sans dégrader pour autant le rendement. Cette caractéristique est intéressante dans les logements neufs ou fortement rénovés où les besoins en chauffage nécessitent de très faibles puissances (de l’ordre de 1 à 3 kW). Les seuils de modulation minimaux se situent aux environs de 10 à 30 % de la puissance nominale de la chaudière à condensation (ratio Pmax/Pmin compris entre 4 et 7).

La puissance de chauffage de la chaudière est déterminée en fonction des besoins thermiques à l’aide des organes de régulation (thermostat, sonde de températures internes à l’appareils). Les régulations ont une action sur la vitesse du ventilateur qui est directement proportionnelle à la puissance gaz délivrée par l’appareil. En effet, le ventilateur crée une dépression au niveau du venturi du bloc gaz qui aspire une quantité d’air et de gaz dans le rapport permettant une combustion en excès d’air (f = 1,2).

Certains industriels ont par ailleurs développé des technologies permettant une augmentation de la plage de modulation (ratio Pmax/Pmin jusqu'à 10). La modulation de la chaudière présente l’avantage de limiter les cyclages (nombre de marche/arrêt) de la chaudière et donc d’augmenter sa durée de vie.

Une étude d’intérêt général réalisée par le CETIAT en 2015 intégrant l’ensemble des industriels et GRDF, a permis de démontrer que la forte modulation permettait de réduire les consommations jusqu’à 3,5 % en énergie primaire par rapport à une chaudière à condensation classique. 

La consommation électrique des circulateurs (appareils permettant la circulation de l’eau dans les radiateurs) présents dans les systèmes de chauffage représente près de 10 % de la consommation d’énergie d’un logement neuf RT2012 ou moins de 5% selon le référentiel E+C-. Régi par la directive ErP avec un calendrier d’exigences de performances progressives, un circulateur haute-efficacité permet de réduire de plus de 80 % cette consommation. 

Avec l’injection de biométhane ou d’hydrogène dans les réseaux de gaz naturel de GRDF, les appareils tels que la chaudière à condensation n'ont besoin d’aucun réglage puisque le gaz délivré respecte les spécifications des gaz de 2^e famille (indice de Wobbe). Afin d’assurer un rendement optimal quel que soit l’indice de wobbe du gaz naturel, certains modèles de chaudières à condensation sont donc équipés de sondes permettant d’analyser automatiquement le gaz qu’elles reçoivent et d’adapter leur combustion (sonde lambda, sonde d’O₂, etc…).

Il existe plusieurs modes d’évacuation des produits de combustion liés au fonctionnement de la chaudière, à déterminer en fonction du type d’habitation.

Evacuation des produits de combustion en construction neuve

• La ventouse verticale et horizontale
• Le conduit collectif 3CEp

Evacuation des produits de combustion en rénovation

Afin de permettre le remplacement du générateur existant par une chaudière à condensation, il est nécessaire d’effectuer un diagnostic spécifique pour l’installation et d’adapter la solution technique en fonction des conclusions de ce dernier (cf Dossier sur les solutions de rénovation d'EVAPDC)

Chaudière + régulation = étiquette A+

L’ensemble des chaudières à condensation sont étiquetées A au sens de la directive Labelling. L’installation de systèmes de régulation tels qu’un thermostat d’ambiance et une sonde de température extérieure permettent d’atteindre des rendements saisonniers ≥ 98 % PCS.

Cette amélioration de la performance permet à la chaudière à condensation complétée par une régulation (thermostat d’ambiance + sonde extérieure) d’atteindre le label A+ selon la Directive Labelling.

Pilotage et programmation de la chaudière à condensation individuelle

Les systèmes de pilotage et de programmation de chauffage connectés se généralisent pour adapter l’usage aux modes de vie des occupants. Le thermostat connecté est l’une des innovations majeures de ces dernières années. 

Relié à la chaudière ou directement intégré, le thermostat connecté offre de nouveaux usages à l’utilisateur :

• L’action et la programmation à distance voire l’apprentissage des habitudes
• La visualisation des consommations en temps réel ou quasi-réel
• La relance optimisée par l’intégration de l’inertie thermique
• La gestion de la loi d’eau par sonde extérieure virtuelle

Les thermostats connectés existent en version monozone ou multizone.

L’une des innovations des dernières années est la chaudière connectée. Elle permet, à ce jour, de pouvoir réaliser des diagnostics à distance en fonction des erreurs transmises par l’appareil. Cette fonction permet de focaliser plus facilement sur l’élément qui dysfonctionne et donc de prévoir la pièce pour l’intervention.

Une évolution en cours est la maintenance prédictive, Cette option permet de pouvoir organiser la maintenance afin de remplacer les pièces avant que celles-ci ne tombent en panne. Elle permet ainsi de limiter au maximum les pannes des chaudières.

En rénovation, ils sont éligibles aux Certificats d’Economies d’Energie (CEE) et au Crédit d’Impôt pour la Transition Energétique de 30 % (CITE).

Lien vers le dossier Thermostats pour solutions individuelles au gaz naturel

Afin de faciliter son intégration dans le logement et mieux répondre aux attentes de l’usager, les nouveaux modèles de chaudières à condensation individuelle combinent désormais performance et design. Plus élégantes et compactes, elles s’intègrent en effet avec élégance ou discrétion dans les différents environnements des logements, en rénovation comme dans le neuf.

Les fabricants ont su par ailleurs s’adapter aux logements modernes grâces à diverses techniques :

• Adaptation des dimensions des chaudières pour qu’elles s’intègrent dans un meuble de cuisine ou de salle de bain
• Réduction de la taille des appareils et allègement pour les rendre plus compacts afin qu’ils s’adaptent aux petits espaces et qu’ils puissent être manipulés par un seul installateur.
• Esthétisme des façades des appareils pour les apparenter à un produit électroménager
• Intégration de matériaux plus nobles tels que le verre ou des matériaux recyclés dans le but d’améliorer le Profil Environnement Produit associé notamment.
• Faible sonorité (bruit émis proche de celui d’un réfrigérateur neuf)

Les besoins thermiques d’un logement dépendent de sa taille, sa localisation géographique, son niveau d’isolation, du nombre de salles de bain qu’il comporte (si la chaudière assure la production d’ECS), ou encore du niveau de confort thermique souhaité par ses habitants.

Il est donc primordial de bien dimensionner une chaudière à condensation individuelle : en effet, une chaudière surdimensionnée occasionnera plus de cycles de fonctionnement, ce qui est aura pour conséquence une diminution de la durée de vie de certains composants de l’appareil.

Dimensionnement d'une chaudière à condensation en mode chauffage seul

La puissance de la chaudière doit être dimensionnée pour couvrir totalement les besoins lorsque la température extérieure de base est atteinte. Un calcul de déperdition doit donc être mené pour déterminer la puissance nécessaire. Un coefficient de surpuissance peut être appliqué (20%), notamment en maison individuelle, afin de pouvoir remonter rapidement le bâtiment en cas de réduit sur une longue période.

Dimensionnement d’une chaudière à condensation en mode chauffage + production d’ECS 

L’objectif du dimensionnement de la puissance de la chaudière est de permettre, en chauffage, de travailler à charge partielle un maximum de temps pendant la période de chauffe. En effet, le fonctionnement à charge partielle permet une amélioration des rendements des chaudières à condensation gaz naturel.

En plus du dimensionnement pour le chauffage, il est nécessaire de déterminer le débit spécifique d’ECS à partir des besoins afin d’assurer le confort en ECS. Ce débit spécifique d’ECS est défini par la norme EN 13203. Voici les ordres de grandeur de débits spécifiques à prévoir en fonction de la typologie du logement :  

Ainsi, dans le cas d’une maison individuelle composée de deux salles de bains abritant une famille de 4 personnes (usage normal) souhaitant avoir un niveau de confort élevé, le débit spécifique minimal requis est de 16 l/min.

En mode de production instantanée, la puissance nécessaire est de l’ordre de 33 kW pour fournir un débit spécifique de 16 l/min avec une élévation de la température de 30°C.

Le mode de production accumulée permet quant à lui de répondre à des besoins plus conséquents avec une puissance plus faible. Dans les conditions précédentes (débit spécifique de 16 l/min et ∆T de 30 °C), la puissance nécessaire est de l’ordre de 17,2 kW avec un ballon de 170 litres.

• Ne pas installer l’appareil dans une pièce où il pourrait geler
• Ne pas installer l’appareil sur une cloison légère sans report de charge
• Veiller à respecter les distances et écarts minimaux de montage, nécessaires à la bonne exécution des travaux d’entretien. Ils varient selon les modèles.
• Le raccordement électrique se fait grâce à un câble de section 1,5 mm² selon la NFC 15-100. La tension nominale du secteur doit s'élever à 230 V. Un disjoncteur dédié est également requis.
• Vérifier que le système d’évacuation des produits de combustion est bien prévu ou adapté pour recevoir les produits de combustion d’une chaudière à condensation.

L’installation doit respecter la réglementation en vigueur et les prescriptions GRDF liées au tracé de la canalisation alimentant une maison ou un immeuble en gaz naturel. Pour s’assurer du respect des normes, il est recommandé de faire réaliser la prestation par une entreprise spécialisée agréée avec délivrance du certificat de conformité associé.

• Désembouage et détartrage du réseau de distribution et d’émission.
• Evaluation de la nécessité de remplacer les émetteurs, notamment pour permettre un fonctionnement à basse température.
  • Dans le cas d’un remplacement ou d’une pose additionnelle, les radiateurs doivent être munis de robinets thermostatiques, sauf dans les cas de monotubes non dérivés
  • Un des émetteurs de l’installation ne doit pas être équipé de robinet thermostatique, conformément à l’article 27 de l’arrêté du 3/05/2007.
• Installation d’un appareil de régulation programmable du chauffage, sauf dans les cas où l’installation existante en est déjà munie conformément à l’article 21 de l’arrêté du 3/05/2007.
• Pose d’une sonde de température extérieure au maximum au nord
• Vérification de la compatibilité du conduit de fumée avec la chaudière à condensation. Dans le cas contraire, il est nécessaire d’installer une solution d’évacuation des produits de combustion compatible
• Travaux de dépose de l’ancienne chaudière et d’éventuels travaux de mise en conformité de l’installation selon la réglementation gaz en cas de manquement.

Entretenir sa chaudière à condensation permet de pérenniser les performances initiales de celle-ci et d’allonger la durée de vie de l’équipement. Depuis 2009, il est obligatoire de faire réaliser un entretien annuel par un professionnel de toute chaudière dont la puissance est comprise entre 4 et 400 kW. Les différents fabricants recommandent donc de mettre en place un contrat de maintenance/d’inspection avec une entreprise agréée.

L’entretien doit comporter à minima les opérations telles qu’elles sont décrites au 3.1 de la norme NF X50-010 relatives au contrat d’abonnement pour l’entretien des chaudières à usage domestique utilisant les combustibles gazeux. Le respect de l’article 3.1. de la norme NF X 50-010 (exceptée pour ce qui concerne la mesure du taux de monoxyde de carbone), citée à l’annexe 1 de l’arrêté du 15 septembre 2009 relatif à l’entretien annuel des chaudières dont la puissance nominale est comprise entre 4 et 400 kW, donne présomption de conformité aux dispositions réglementaires applicables.

La visite du prestataire d’entretien doit comporter les opérations et prestations suivantes :

• Nettoyage du corps de chauffe, du brûleur, de la veilleuse, de l’extracteur (si incorporé dans l’appareil)
• Vérification du circulateur (si incorporé dans l’appareil)
• Vérification et réglage des organes de régulation (si incorporés dans l’appareil)
• Vérification des dispositifs de sécurité de l’appareil
• Vérification de l’état, de la nature et de la géométrie du conduit de raccordement 
• Dans le cas d’une chaudière raccordée à une VMC gaz
  • Vérification fonctionnelle de la sécurité individuelle équipant ladite chaudière 2)
  • Nettoyage du conduit de raccordement
• Vérification des débits de gaz et réglage éventuel, si cette procédure est bien prévue par le fabricant
• Pour les chaudières avec ballon à accumulation, vérification des anodes ainsi que des accessoires fournis par le constructeur et suivant les prescriptions de celui-ci
• Dans le cas d'une chaudière équipée de brûleurs à air soufflé
  • Mesure de la température des fumées
  • Mesure de la teneur en dioxyde de carbone (CO₂) ou en oxygène (O₂) dans les fumées
• Dans le cas d'une chaudière à circuit de combustion non étanche (type B) :
  • Mesure, une fois les opérations de réglage et d’entretien de l’appareil réalisées, de la teneur en monoxyde de carbone (CO)
  • Vérification que la teneur en monoxyde de carbone mesurée est inférieure à 50 ppm
• La main-d’œuvre nécessaire au remplacement des pièces défectueuses, sauf celle prévue au 3.4 de la norme NF X 50-010
• La fourniture des joints des raccords mécaniques dont le changement est rendu nécessaire du fait des opérations d’entretien, à l’exclusion des autres pièces
• Vérification de l’état, de la nature et de la géométrie du conduit de raccordement de l’appareil

Pour des informations plus détaillées sur les étapes de la maintenance, celles-ci sont détaillées dans les gammes de maintenance de la chaudière à condensation des différents fabricants.

L’entretien d’une chaudière à condensation varie de 80 € environ (pour le parc d’un bailleur) à 150 € pour un particulier.

Le coût moyen du matériel varie selon le modèle choisi et le fabricant :

En rénovation : de 3000 à 6000 € HT fourni posé.

En construction neuve : de 1500 à 3000 € HT fourni posé.

Des aides de l’Etat (crédit d’impôt transition énergétique, prime CEE, prime coup de pouce et aide de l’Anah sous condition de ressources) permettent de réduire le montant d’achat d’une chaudière à condensation individuelle dans le cadre d’une rénovation thermique. 

• Saunier Duval
• E.L.M. Leblanc
• Chaffoteaux
• De Dietrich
• Viessmann
• Bosch
• Frisquet
• Atlantic
• Weishaupt
• Vaillant