LES RENDEMENTS DES INSTALLATIONS DE CHAUFFAGE ET DE

LES RENDEMENTS DES INSTALLATIONS DE CHAUFFAGE ET D’E. C. S. J-M R. D-BTP 2006 1

Rendements des installations de chauffage Rendements des installations d’E. C. S. 2

Rendements des installations de chauffage Présentation générale Présentation des rendements Rendement de combustion sur PCI Rendement de combustion sur PCS Rendement de combustion des appareils à condensation Rendement chaudière Valeurs réglementaires minimales de rendement chaudière Rendement de génération global annuel Rendement de distribution Rendement d’émission Rendement de régulation Rendement d’exploitation Consommation de chauffage 3

Présentation générale 1/3 Où passe l’énergie consommée ? ? 4

Présentation générale 2/3 Dans la chaudière, pour assurer le chauffage 5

Présentation générale 3/3 Dans la chaudière, pour assurer le chauffage en comblant les déperditions par les parois, par le renouvellement d’air. q q q 6

Présentation des rendements ENERGIE 1/30 ENERGIE UTILE CONSOMMEE DEPERDITIONS SURFACIQUES + RENOUVELLEMENT D’AIR 7

Présentation des rendements ENERGIE 2/30 ENERGIE UTILE CONSOMMEE PERTES 8

Présentation des rendements 3/30 PERTES DE COMBUSTION PERTES • Une partie du combustible n ’est pas complètement brûlée dans le générateur ! • La vapeur d’eau produite par la combustion de l’hydrogène du combustible n’est pas condensée ! 9

Présentation des rendements 4/30 PERTES PAR LES PAROIS DU GENERATEUR PERTES • Le générateur sert de radiateur dans la chaufferie ! 10

Présentation des rendements 5/30 PERTES PAR LES FUMEES PERTES • Le volume de fumée chauffe la cheminée puis les oiseaux ! 11

Présentation des rendements 6/30 PERTES DE DISTRIBUTION PERTES • Les tuyauteries chauffent les espaces ou les locaux non chauffés qu’elles parcourent ! 12

Présentation des rendements 7/30 PERTES D’EMISSION PERTES • Une partie de la chaleur émise par le radiateur part vers l’extérieur au travers le mur ! 13

Présentation des rendements fumées 8/30 10 k. Wh parois 2 k. Wh distribution 5 k. Wh émission 5 k. Wh Énergie fournie utile 100 k. Wh 90 k. Wh 88 k. Wh brûleur foyer brides émetteur 83 k. Wh 78 k. Wh local 14

Présentation des rendements 9/30 Energie fournie = 100 k. Wh Energie perdue = 10 + 2 + 5 = 22 k. Wh Energie utile = 100 – 22 = 78 k. Wh Rendement global = % de pertes = Energie utile Energie fournie Energie perdue Energie fournie = = 78 k. Wh 100 k. Wh 22 k. Wh 100 k. Wh = 0, 78 = 78 % = 0, 22 = 22 % 15

Présentation des rendements 10/30 fumées parois A B brûleur foyer C distribution D brides émetteur émission E local Rendement de combustion = B / A 16

Présentation des rendements 11/30 fumées parois 100 90 brûleur foyer distribution brides émetteur Rendement de combustion = 90 / 100 émission local = 0, 9 17

Présentation des rendements 12/30 fumées parois A B brûleur foyer C distribution D brides émetteur émission E local Pertes par combustion et fumées = A - B 18

Présentation des rendements 13/30 fumées parois 100 90 brûleur foyer distribution brides émetteur émission local Pertes par combustion et fumées = 100 - 90 = 10 k. Wh 19

Présentation des rendements 14/30 fumées parois A B brûleur foyer C distribution émission D brides émetteur E local Pertes par les parois du générateur = B - C 20

Présentation des rendements 15/30 fumées parois 90 brûleur foyer distribution émission 88 brides émetteur local Pertes parois du générateur = 90 - 88 = 2 k. Wh 21

Présentation des rendements 16/30 fumées parois A B brûleur foyer C distribution D brides émetteur Rendement de chaudière = émission E local C / A 22

Présentation des rendements 17/30 fumées parois 100 brûleur distribution émission 88 foyer brides émetteur Rendement de chaudière = 88 / 100 local = 0, 88 23

Présentation des rendements 18/30 fumées parois A B brûleur foyer C distribution D brides émetteur émission E local Pertes par distribution = C - D 24

Présentation des rendements 19/30 fumées parois 88 brûleur foyer distribution 83 brides émetteur Pertes de distribution = émission 88 - 83 local = 5 k. Wh 25

Présentation des rendements 20/30 fumées parois A B brûleur foyer C distribution D brides émetteur émission E local Rendement de distribution = D / C 26

Présentation des rendements 21/30 fumées parois 88 brûleur foyer distribution 83 brides émetteur Rendement de distribution = émission local 83 / 88 = 0, 943 27

Présentation des rendements 22/30 fumées parois A B brûleur foyer C distribution D brides émetteur émission E local Pertes d’émission = D - E 28

Présentation des rendements 23/30 fumées parois distribution émission 83 brûleur foyer brides émetteur Pertes d’émission = 83 - 78 78 local = 5 k. Wh 29

Présentation des rendements 24/30 fumées parois A B brûleur foyer C distribution D brides émetteur émission E local Rendement d’émission = E / D 30

Présentation des rendements 25/30 fumées parois distribution émission 83 brûleur foyer brides émetteur 78 local Rendement d’émission = 78 / 83 = 0, 94 31

Présentation des rendements 26/30 fumées parois A B brûleur foyer C distribution D brides émetteur Rendement instantané de l’installation = émission E local E / A 32

Présentation des rendements 27/30 fumées parois distribution 100 brûleur émission 78 foyer brides émetteur local Rendement instantané de l’installation = 78 / 100 = 0, 78 33

Présentation des rendements 28/30 fumées parois A B brûleur foyer C distribution émission D brides émetteur E local E / A = ( C / A ) * ( D / C ) * ( E / D ) E / A = ( C * D * E ) / ( A * C * D ) 34

Présentation des rendements 29/30 fumées parois h ch. brûleur foyer h distribution émission h émi. brides émetteur local Rendement instantané de l’installation = h chaudière * h distribution * h émission 35

Présentation des rendements 30/30 fumées parois 0, 88 brûleur foyer 0, 943 distribution 0, 94 brides émetteur 0, 88 * 0, 943 * 0, 94 = émission local 0, 78 36

Rendement de combustion sur PCI 1/8 Dans la profession, on détermine le rendement de combustion par une méthode indirecte: h comb PCI = 100 % - pourcentage des pertes par fumées* * L’émission d’imbrûlés solides (suie) ou gazeux (CO) étant très strictement réglementée, la combustion devra être complète en excès d’air (oxydante). Les pertes par une combustion incomplète devront donc être minimes et seront négligées dans les calculs professionnels. Seules pertes par fumées sont prises en compte. 37

Rendement de combustion sur PCI 2/8 Le pourcentage des pertes par fumées dépend : - du combustible utilisé, Le volume de fumée neutre diffère selon le combustible. - du volume de fumée réellement produit, L’excès d’air de combustion augmente le volume de fumée. - de l’élévation de la température des fumées. Les pertes sont proportionnelles à l’élévation de température 38

Rendement de combustion sur PCI 3/8 Pour effectuer le calcul du pourcentage de pertes par les fumées, il sera nécessaire : - de mesurer : - la température de l’air comburant au brûleur (temp air) - la température des fumées à la buse sortie chaudière (temp fumées) - le pourcentage de dioxyde de carbone des fumées sèches (% CO 2) - le pourcentage d’oxygène des fumées sèches ( % O 2) - de déterminer Xa ou X’a en fonction du combustible utilisé, - d’utiliser les formules de Ser suivantes. 39

Rendement de combustion sur PCI 4/8 Formules de Ser Si l’on a mesuré le taux de CO 2: Pertes fumées Xa = ( temp fumées – temp air ) % CO 2 Si l’on a mesuré le taux d’O 2: Pertes fumées X’a = ( temp fumées – temp air ) 21 - % O 2 40

Rendement de combustion sur PCI 5/8 Valeurs usuelles de Xa et de X’a combustible Xa X’a fioul lourd 0, 59 0, 80 fioul domestique 0, 57 0, 78 gaz naturel 0, 47 0, 84 butane commercial 0, 53 0, 78 propane commercial 0, 51 0, 76 Ces valeurs dépendent de l’excès d’air, pour le fioul domestique par exemple, Xa = ( 0, 008. CO 2 ) + 0, 48 41

Rendement de combustion sur PCI 6/8 Formules de Siegert h comb PCI 100 - Xa = h comb PCI 100 - X’a = ( temp fumées – temp air ) % CO 2 ( temp fumées – temp air ) 21 - % O 2 42

Rendement de combustion sur PCI 7/8 Exemples de détermination de rendements de combustion Exemple 1 : Combustion oxydante de fioul domestique. CO 2 = 12, 5 %, temp air = 20 °C, temp fumées = 250 °C ( 250 – 20 ) h comb PCI = 100 – 0, 57 = 89, 5 % 12, 5 Exemple 2 : Combustion oxydante de gaz naturel. O 2 = 3, 5 %, temp air = 22 °C, temp fumées = 210 °C ( 210 – 22 ) h comb PCI = 100 – 0, 84 = 90, 9 % ( 21 – 3, 5 ) 43

Rendement de combustion sur PCI 8/8 Remarques - Le rendement de combustion sur PCI peut être déterminé en utilisant la réglette de calculs fournie dans les coffrets d’analyseurs de combustion « manuels » . - Le rendement de combustion sur PCI peut être donné directement par les analyseurs de combustion électroniques. - Ne pas confondre rendement de combustion et rendement chaudière. 44

Rendement de combustion sur PCS h comb PCS = h comb PCI . combustible 1/2 PCI PCS PCI / PCS Gaz manufacturés 0, 89 Gaz naturels L 0, 89 Gaz naturels H 0, 90 Butane - Propane 0, 92 45

Rendement de combustion sur PCS 2/2 Remarques -Le rendement sur PCS est toujours inférieur à 100 %. -Le rendement sur PCS est toujours inférieur au rendement sur PCI. -Seuls les appareils à condensation peuvent avoir un rendement de combustion sur PCI supérieur à 100 %. -Le rendement sur PCS est surtout utilisé pour les combustibles gazeux. 46

Rendement de combustion des appareils à condensation 1/9 1ére méthode : -Calcul des pertes en chaleur sensible des fumées par mesure des températures et du taux de CO 2 ou de l’O 2. -Calcul du gain en chaleur latente par mesure des condensats. h comb PCI = ( 100 – pertes fumées ) + gain 47

Rendement de combustion des appareils à condensation 2/9 Le calcul des pertes par fumées est celui utilisé pour les appareils classiques, la température fumée étant prise après le condenseur. Pour le calcul du gain, il y aura besoin de mesurer : - le débit de condensats produits en kg/h (que nous appellerons « L » ) - le débit de combustible en kg/h ou en m 3(n)/h (que nous appellerons « Q » ) Le rapport L / Q représente la masse réelle de condensats récupérée par kg ou par m 3(n) de combustible brûlé. Si l’on récupère toute l’eau produite par la combustion, le gain en chaleur latente est maximal. Si l’on récupère x % de l’eau produite par la combustion, le gain est de x % du gain maximal. 48

Rendement de combustion des appareils à condensation 3/9 Le pourcentage de gain maximal sur PCI est: % gain max = ( PCS – PCI ). 100 PCI Le gain réalisé sur la chaleur latente dépend de L/Q réel, de L/Q max et du rapport PCI/PCS du combustible. gain = 100. PCS - 1 PCI . L/Q réel L/Q max Les valeurs 100. ((PCS/PCI)-1) et L/Q max dépendent de la teneur en hydrogène du combustible. 49

Rendement de combustion des appareils à condensation combustible 4/9 100. ((PCS/PCI)-1) L/Q max GN Algérie 11, 11 1, 73 kg/m 3(n) GN Russie 11, 11 1, 55 kg/m 3(n) GN mer du nord 11, 11 1, 71 kg/m 3(n) GN Groningue 12, 36 1, 40 kg/m 3(n) 8, 69 3, 87 kg/m 3(n) 1, 49 kg/kg 8, 69 3, 03 kg/m 3(n) 1, 53 kg/kg Butane commercial Propane commercial 50

Rendement de combustion des appareils à condensation 5/9 Exercice : Calculez le rendement de combustion PCS du cas suivant. Une chaudière à condensation fonctionne au gaz d’Algérie. Température de l’air comburant 20 °C Température des fumées 60 °C Teneur en O 2 des fumées sèches 4 % Volume de gaz lu au compteur en 2 minutes 1, 5 m 3 Température du gaz au compteur 15 °C Pression du gaz au compteur Pression atmosphérique Volume de condensats récupérés en 5 minutes 300 mbar 1 010 mbar 4 litres 51

Rendement de combustion des appareils à condensation 6/9 Pertes en chaleur sensible par les fumées: 0, 84 (( 60 – 20 ) / ( 21 – 4 )) = 1, 97 % Débit de condensats récupérés: L = ( 4 kg. 60 min/h ) / 5 min = 48 kg/h Débit de gaz lu au compteur: ( 1, 5 m 3. 60 min/h ) / 2 min = 45 m 3/h Débit normal de gaz: Q = (45. 1310. 273 ) / ( 1013. 288 ) = 55, 16 m 3(n)/h Rapport L/Q réel: 48 kg/h / 55, 16 m 3(n)/h = 0, 87 kg/ m 3(n) Gain sur chaleur latente: Gain = 11, 11 %. ( 0, 87 kg/ m 3(n) / 1, 73 kg/ m 3(n) ) = 5, 59 % Rendement de combustion sur PCI: ( 100 – 1, 97 ) + 5, 59 = 103, 62 % Rendement de combustion sur PCS: 103, 62 %. 0, 9 = 93, 26 % 52

Rendement de combustion des appareils à condensation 7/9 2éme méthode : Lecture directe sur un diagramme défini pour le combustible utilisé, des rendements de combustion sur PCI et sur PCS à partir des données suivantes: - température des fumées - excès d’air par mesure du pourcentage de CO 2 ou de l’O 2. Remarque: L’abaque utilisé pages suivantes ne sert qu’à la démonstration. 53

Rendement de combustion des appareils à condensation 8/9 100 - 111 95 - 105 Rendement En % Rendement - 100 90 Sur PCS En % Sur PCI - 95 85 8 % 12 % - 90 80 % CO 2 4 % 2 % 6 % - 85 75 50 100 150 200 Température des produits de combustion 54

Rendement de combustion des appareils à condensation 9/9 Température fumée 40 °C, teneur en CO 2 10 % 100 - 111 95 - 105 92 % 10 % Rendement En % - 95 85 8 % Sur PCS 12 % En % Sur PCI - 90 80 % CO 2 4 % 2 % 6 % - 85 75 40 50 100 150 200 Température des produits de combustion 55

Rendement chaudière 1/8 1ére méthode : rendement direct Méthode précise et simple, si l’on connaît le débit massique de fluide traversant le générateur (Dm), qui consiste à mesurer la puissance utile (Pu) fournie au fluide, et la puissance absorbée (Pa), fournie par le combustible, puis de déterminer le rendement par le calcul du rapport Pu / Pa. h ch PCI = Puissance utile aux brides de la chaudière Puissance fournie par le combustible 56

Rendement chaudière 2/8 Formule applicable aux générateurs d’eau chaude h ch PCI = Puissance utile aux brides de la chaudière Puissance fournie par le combustible h ch PCI = Dm. Cm. ( temp sortie – temp entrée ) Débit combustible. PCI 57

Rendement chaudière 3/8 Formule applicable aux générateurs d’eau chaude et aux générateurs de vapeur h ch PCI = Puissance utile aux brides de la chaudière Puissance fournie par le combustible h ch PCI = Dm. (enthalpie massique sortie – enthalpie massique entrée) Débit combustible. PCI 58

Rendement chaudière 4/8 2éme méthode : rendement indirect Méthode de détermination du rendement par comptabilisation des pertes. h ch PCI = 100 - somme des pertes Les pertes prises en compte sont: - les pertes par fumées et combustion, - les pertes par convection et rayonnement des parois du générateur. h ch PCI = 100 - ( pertes fumées + pertes parois ) 59

Rendement chaudière 5/8 Ceci revient à ôter le pourcentage des pertes parois du rendement de combustion calculé selon les formules de Siegert. h ch PCI = h comb PCI - % pertes parois 60

Rendement chaudière 6/8 Estimation des pertes par rayonnement et convection des parois. (température moyenne de l’eau 80 °C, température ambiance 20 °C) année de construction de la chaudière Pertes parois avant 1985 2 % de 1985 à 1994 1 % après 1994 0, 5 % 61

Rendement chaudière 7/8 Calcul des pertes par rayonnement et convection des parois. Deux méthodes sont indiquées mais ne seront que très exceptionnellement utilisées lors d’opérations de maintenance. 1 ère méthode : Mesure de la température moyenne de chaque paroi. Calcul du « K » de chaque paroi. Calcul des déperditions surfaciques de la chaudière. Détermination du pourcentage de pertes parois. (déperditions/puissance fournie) 62

Rendement chaudière 8/8 Calcul des pertes par rayonnement et convection des parois. 2 éme méthode : La chaudière en température, on arrête le débit d’eau. L’énergie fournie ne servira plus qu’à compenser les pertes par les parois et par le balayage du foyer et des carneaux de la chaudière lors des arrêts du brûleur. On comptabilise l’énergie fournie à la chaudière et le temps de l’expérience. On calcule la « puissance » de toutes ces pertes. On détermine le pourcentage de pertes parois et par balayage. (P pertes / P fournie) 63

Valeurs réglementaires minimales de rendement chaudière Chaudières mises en service avant le 13 mars 2000 : 0, 4 à 2 MW 2 à 10 MW 10 à 50 MW Fioul domestique 85 86 87 Fioul lourd 84 85 86 Combustible gazeux 86 87 88 Combustible minéral solide 83 84 85 Chaudières mises en service après le 13 mars 2000 : Puissance inférieure à 50 MW* Fioul domestique 89 Fioul lourd 88 Combustible gazeux 90 Combustible minéral solide 86 * Aucun seuil de performance est imposé aux installations supérieures à 50 MW, les exploitants étant considérés avertis et soucieux de l’utilisation rationnelle de l’énergie. 64

Rendement de génération global annuel 1/3 Ce rendement détermine, pour un temps de fonctionnement donné, le rapport entre l’énergie utile aux brides de la chaudière et l’énergie fournie au brûleur. Ce rendement, calculé par la formule de Dittrich, prend en compte : - le rendement moyen annuel de la chaudière, (h ch moy) - le temps de fonctionnement du brûleur, (tfb) - le temps de fonctionnement de la chaudière, (tfch) - les pertes parois et balayage lorsque le brûleur est à l’arrêt. (p) h gga = h ch moy tfch tfb 1. p + 1 65

Rendement de génération global annuel h gga = 2/3 h ch moy tfch tfb 1. p + 1 Le rendement moyen annuel de la chaudière est pris égal au rendement déterminé en début de saison moins 1 %. (on considère que le rendement de combustion chute en moyenne de 2 % lors de la saison de chauffe du fait de l’encrassement de la chaudière qui fait augmenter la température des fumées) Le temps de fonctionnement de la chaudière est au temps où celle-ci est irriguée. Le temps de fonctionnement du brûleur peut être mesuré par un compteur horaire ou calculé à partir de la consommation et du débit moyen de combustible du brûleur. (p), pertes parois et balayage lorsque le brûleur est à l’arrêt doit être pris en décimale. ( si pertes = 2 % , prendre p = 0, 02 ) 66

Rendement de génération global annuel 3/3 Remarques Le rendement de génération global annuel est toujours inférieur au rendement chaudière instantané, et ce d’autant plus que: - la chaudière est mal isolée, - la chaudière est placée dans un local froid, - le balayage du circuit feu de la chaudière est important lors des arrêts du brûleur, - la chaudière est surpuissante par rapport aux besoins de l’installation. Pour déterminer le rendement de génération annuel d’un groupe de chaudières, il faudra: - déterminer le rendement de génération annuel de chaque chaudière, - calculer les énergies absorbées et fournies aux brides de chaque chaudière, - totaliser les énergies absorbées et les énergies fournies aux brides, - faire le rapport des énergies absorbées et les énergies fournies aux brides. 67

Rendement de distribution 1/7 Ce rendement prend en compte les pertes thermiques de toutes les tuyauteries (et accessoires) reliant la production (chaudière) à l’utilisation (émetteurs). Ces pertes dépendent principalement: - du diamètre extérieur des tuyauteries, - de la longueur des tuyauteries, - de l’isolation thermique des tuyauteries, - des ponts thermiques au niveau des fixations - de l’écart de températures entre le fluide véhiculé et l’ambiance. 68

Rendement de distribution 2/7 Ces pertes peuvent être : Calculées : il faut connaître le diamètre, la longueur, le coefficient « K » et l’écart de températures de chaque tuyauterie. Pertes distribution = somme des ( K. S. Dq ) de toutes les tuyauteries Mesurées : Il faut mesurer le débit et la chute de températures du fluide véhiculé de chaque tuyauterie. Pertes distribution = somme des (Dm. Cm. Dq ) de toutes les tuyauteries 69

Rendement de distribution 3/7 Connaissant la puissance utile aux brides de la chaudière (Pu ch. ) et la « puissance » des pertes de distribution (p distr. ), le rendement de distribution peut être calculé en utilisant les formules suivantes : h distr. = Pu ch. - p distr. Pu ch. ou h distr. 1 - = p distr. Pu ch. 70

Rendement de distribution 4/7 Le rendement de distribution d’un circuit peut être calculé en utilisant la formule suivante : Dm. Cm. D q aux émetteurs P aux émetteurs h distr. = = P au « départ » du circuit Dm. Cm. D q au « départ » du circuit ou h distr. = D q aux émetteurs D q au « départ » du circuit 71

Rendement de distribution 5/7 Faute de pouvoir faire ces calculs, on adoptera les valeurs forfaitaires suivantes : CHAUFFAGE CENTRAL INDIVIDUEL AU FIOUL OU AU GAZ Température de départ d’eau 80 ou 90 °C Chaudière et réseau dans le volume habitable 0, 90 Chaudière hors Vh, réseau dans Vh raccordement chaudière-réseau isolé* 0, 85 raccordement chaudière-réseau non isolé 0, 80 Chaudière et réseau hors volume habitable réseau de distribution isolé 0, 75 réseau de distribution non isolé 0, 5 *le réseau est dit isolé lorsque l’épaisseur de l’isolant est au moins égale à 25 mm. 72

Rendement de distribution 6/7 CHAUFFAGE CENTRAL INDIVIDUEL AU FIOUL OU AU GAZ Température de départ d’eau 60 ou 70 °C Chaudière et réseau dans le volume habitable 0, 93 Chaudière hors Vh, réseau dans Vh raccordement chaudière-réseau isolé* 0, 88 raccordement chaudière-réseau non isolé 0, 83 Chaudière et réseau hors volume habitable réseau de distribution isolé 0, 79 réseau de distribution non isolé 0, 55 *le réseau est dit isolé lorsque l’épaisseur de l’isolant est au moins égale à 25 mm. 73

Rendement de distribution 7/7 CHAUFFAGE CENTRAL COLLECTIF AU FIOUL OU AU GAZ Température de départ d’eau 80 ou 90 °C Ensemble des réseaux hors Vh isolé chauffage d’îlot 0, 77 chauffage d’immeuble 0, 82 Réseaux hors Vh non totalement isolés 0, 50 74

Rendement d’émission 1/1 Une partie de la chaleur fournie par un émetteur n’est pas utilisée pour le chauffage du logement. C’est en particulier le cas des radiateurs placés le long des murs extérieurs. Le rendement d’émission est le rapport de la puissance utile à chauffer la pièce sur la puissance délivrée par l’émetteur. Les valeurs utilisées pour le rendement d’émission sont les suivantes : émetteur h émission Radiateurs et convecteurs 0, 95 Air chaud 0, 95 Sol 1, 00 Plafond 0, 95 Sol et plafond 0, 95 75

Rendement de régulation 1/3 Lorsque, du fait de la régulation, la température du local dépasse la température désirée, la consommation d’énergie augmente. Cette « surconsommation » due à la régulation devra être prise en compte au niveau, entre autres, des calculs de consommation. Les valeurs du rendement dépendent du type de chauffage et du type de régulation. CHAUFFAGE ELECTRIQUE Type de régulation h régul. Thermostats possédant un différentiel ou une bande proportionnelle inférieur à 0, 5 K 0, 99 Thermostats conformes aux normes 0, 96 Autres cas 0, 93 76

Rendement de régulation 2/3 CHAUFFAGE INDIVIDUEL AU FIOUL OU AU GAZ Avec régulation centrale en fonction de la température extérieure ou régulation centrale fonction de la température intérieure avec un thermostat possédant un différentiel ou une bande proportionnelle inférieur à 0, 5 K Type de régulation h régul. Robinets thermostatiques conformes à la norme NF_P 52 -002 0, 98 Pas de robinets thermostatiques conformes à la norme NF_P 52 -002 0, 96 CHAUFFAGE INDIVIDUEL AU FIOUL OU AU GAZ Avec régulation centrale fonction de la température intérieure avec un thermostat possédant un différentiel ou une bande proportionnelle supérieur à 0, 5 K Type de régulation h régul. Robinets thermostatiques conformes à la norme NF_P 52 -002 0, 94 Pas de robinets thermostatiques conformes à la norme NF_P 52 -002 0, 92 77

Rendement de régulation 3/3 CHAUFFAGE COLLECTIF AU FIOUL OU AU GAZ Avec régulation centrale en fonction de la température extérieure et de l’ensoleillement Type de régulation h régul. Régulation par pièce assurée par des robinets thermostatiques conformes à la norme NF_P 52 -002 Régulation par pièce non assurée par robinets thermostatiques conformes à la norme NF_P 52 -002 0, 90 0, 88 CHAUFFAGE COLLECTIF AU FIOUL OU AU GAZ Avec régulation centrale en fonction de la température extérieure Type de régulation Régulation par pièce assurée par des robinets thermostatiques conformes à la norme NF_P 52 -002 Régulation par pièce non assurée par robinets thermostatiques conformes à la norme NF_P 52 -002 h régul. 0, 84 0, 82 78

Rendement d’exploitation 1/1 Le rendement d’exploitation est le rapport de l’énergie utilisée pour le chauffage des locaux sur l’énergie consommée. Le rendement d’exploitation est le produit des autres rendements. h expl. = h gga. h distr. h émi. h régul. Il est, mathématiquement, inférieur au rendement le plus bas ! 79

Consommation de chauffage 1/3 La consommation de chauffage se calcule au moyen de la formule suivante : C = 24 . BV . dj . i h expl. C consommation en Wh 24 conversion de temps en h/j BV besoins de chauffage en W/K dj degrés-jours en Kj i intermittence sans unité h expl. rendement d’exploitation sans unité 80

Consommation de chauffage 2/3 La consommation en k. Wh se calcule au moyen de la formule suivante : C = 24 . BV . dj . i h expl. . 1000 La consommation en masse ou en volume de combustible se calcule au moyen de la formule suivante : C = 24 . BV . dj . i h expl. . 1000 . PCI 81

Consommation de chauffage 3/3 Le rendement d’exploitation pourrait donc aussi être déterminé au moyen de la formule suivante : h expl. = 24 . BV . dj . i C. 1000 Les valeurs 24, BV, i et 1000 restant constantes, la consommation C n’est fonction que du nombre de degrés-jours dj et du rendement d’exploitation. Le suivi des consommations et des degrés-jours permet donc de repérer facilement une dérive du rendement d’exploitation. 82

Rendements des installations d’E. C. S. Présentation générale Présentation des rendements E. C. S. Rendement de combustion sur PCI Rendement de combustion sur PCS Rendement de combustion des appareils à condensation Rendement chaudière Rendement de génération global annuel Rendement de distribution primaire E. C. S. Rendement de stockage E. C. S. Rendement de distribution secondaire E. C. S. Rendement global d’E. C. S. Consommation d’énergie pour l’ E. C. S. 83

Présentation générale 1/2 Où passe l’énergie consommée ? ? 84

Présentation générale 2/2 Dans la chaudière, pour produire l’eau chaude sanitaire en « chauffant » l’eau froide… q T q 85

Présentation des rendements E. C. S. ENERGIE 1/10 ENERGIE UTILE CONSOMMEE T 86

Présentation des rendements E. C. S. ENERGIE 2/10 ENERGIE UTILE CONSOMMEE PERTES T 87

Présentation des rendements E. C. S. 3/10 PERTES DE COMBUSTION PERTES T • Une partie du combustible n ’est pas complètement brûlée dans le générateur ! • La vapeur d’eau produite par la combustion de l’hydrogène du combustible n’est pas condensée ! 88

Présentation des rendements E. C. S. 4/10 PERTES PAR LES PAROIS DU GENERATEUR PERTES T • Le générateur sert de radiateur dans la chaufferie ! 89

Présentation des rendements E. C. S. 5/10 PERTES PAR LES FUMEES PERTES T • Le volume de fumée chauffe la cheminée puis les oiseaux ! 90

Présentation des rendements E. C. S. 6/10 PERTES DE DISTRIBUTION PRIMAIRE PERTES T • Les tuyauteries chauffent les espaces ou les locaux non chauffés qu’elles parcourent ! 91

Présentation des rendements E. C. S. 7/10 PERTES DE STOCKAGE PERTES T • Le stockage chauffe le local où il est placé ! 92

Présentation des rendements E. C. S. 8/10 PERTES DE DISTRIBUTION SECONDAIRE PERTES T • Les tuyauteries chauffent les espaces ou les locaux non chauffés qu’elles parcourent ! 93

Présentation des rendements E. C. S. 9/10 fumées 10 k. Wh parois distribution primaire 2 k. Wh stockage 2 k. Wh distribution secondaire 2 k. Wh Énergie fournie utile 100 k. Wh 90 k. Wh 88 k. Wh brûleur foyer brides échangeur sortie 86 k. Wh 84 k. Wh 82 k. Wh puisage 94

Présentation des rendements E. C. S. 10/10 Energie fournie = 100 k. Wh Energie perdue = 10 + 2 + 2 = 18 k. Wh Energie utile = 100 – 18 = 82 k. Wh Rendement global = % de pertes = Energie utile Energie fournie Energie perdue Energie fournie = = 82 k. Wh 100 k. Wh 18 k. Wh 100 k. Wh = 0, 82 = 82 % = 0, 18 = 18 % 95

Rendement de distribution primaire E. C. S. 1/5 Ce rendement prend en compte les pertes thermiques de toutes les tuyauteries (et accessoires) reliant la production (chaudière) à l’utilisation (échangeur du ballon E. C. S. ). Ces pertes dépendent principalement: - du diamètre extérieur des tuyauteries, - de la longueur des tuyauteries, - de l’isolation thermique des tuyauteries, - de l’écart de température entre le fluide véhiculé et l’ambiance. 96

Rendement de distribution primaire E. C. S. 2/5 Ces pertes peuvent être: Calculées : il faut connaître le diamètre, la longueur, le coefficient « K » et l’écart de température de chaque tuyauterie. Pertes distribution = somme des ( K. S. Dq ) de toutes les tuyauteries Mesurées : Il faut mesurer le débit et la chute de température du fluide véhiculé de chaque tuyauterie. Pertes distribution = somme des (Dm. Cm. Dq ) de toutes les tuyauteries 97

Rendement de distribution primaire E. C. S. 3/5 Connaissant la puissance utile aux brides de la chaudière (Pu ch. ) et la « puissance » des pertes de distribution (p distr. ), le rendement de distribution peut être calculé en utilisant les formules suivantes: h distr. = Pu ch. - p distr. Pu ch. ou h distr. 1 - = p distr. Pu ch. 98

Rendement de distribution primaire E. C. S. 4/5 Le rendement de distribution d’un circuit peut être calculé en utilisant la formule suivante : Dm. Cm. D q à l’échangeur P à l’échangeur h distr. = = P au « départ » du circuit Dm. Cm. D q au « départ » du circuit ou h distr. = D q à l’échangeur D q au « départ » du circuit 99

Rendement de distribution primaire E. C. S. 5/5 Faute de pouvoir faire ces calculs, on adoptera les valeurs forfaitaires suivantes : Température de départ d’eau 80 ou 90 °C Chaudière et préparateur dans le volume habitable 0, 90 Chaudière hors Vh, préparateur dans Vh raccordement chaudière- préparateur isolé* 0, 85 raccordement chaudière- préparateur non isolé 0, 80 Chaudière et préparateur hors volume habitable raccordement chaudière- préparateur isolé* 0, 75 raccordement chaudière- préparateur non isolé 0, 5 *le raccordement est dit isolé lorsque l’épaisseur de l’isolant est au moins égale à 25 mm. 100

Rendement de stockage E. C. S. Le rendement de stockage ECS correspond aux pertes thermiques des accumulateurs. Celles-ci dépendent : - Du coefficient de transmission surfacique de la paroi de l’accumulateur, - De la surface de l’enveloppe de l’accumulateur, - De l’écart de température entre l’eau de l’accumulateur et l’ambiance. 101

Rendement de distribution secondaire E. C. S. Le rendement de distribution secondaire est fonction de la chute de température entre le départ eau chaude et le retour de la boucle. Il dépend de la longueur de distribution, de la section des tuyauteries, de l’isolation des tuyauteries et de l’écart de températures entre l’eau chaude véhiculée et de la température ambiante des espaces traversés. 102

Rendement global d’E. C. S. Ce rendement représente le rapport entre l’énergie utile au puisage d’ECS (Dm. Cm. Dq) par rapport à l’énergie consommée (Dm. PCI). Le rendement global ECS est le produit de tous les rendements soit : Le rendement de production, Le rendement de distribution primaire, Le rendement de stockage, Le rendement de distribution secondaire. Le rendement global est mathématiquement plus faible que le plus faible de ces rendements. 103