Volume 22, numéro 1, mars 2008

Efficacité énergétique et chaudières à eau chaude

L’efficacité énergétique est au coeur de bien des préoccupations dont le choix des appareils de chauffage tant pour une nouvelle installation qu’une existante. Depuis 2002, l’intérêt pour les chaudières efficaces est en plein essor et principalement pour celles à efficacité supérieure
(> 90%) ou communément appelées « chaudières à condensation ».

Le 1er octobre dernier, Gaz Métro a revu les critères d’éligibilité de l’ensemble des chaudières, qui étaient auparavant exclusivement basés sur une norme de certification d’appareil. L’objectif de la révision des montants est aussi de s’assurer que le choix de l’appareil est basé sur ses caractéristiques techniques. Afin de promouvoir des installations performantes, les critères de sélection des chaudières, en plus de favoriser une efficacité plus haute que la norme actuelle, favorisent l’usage de matériaux adaptés aux conditions d’opération de la chaufferie ainsi que l’utilisation de brûleurs à stages multiples ou modulants. Tous les appareils sont certifiés ou approuvés sur place. Les programmes d’efficacité énergétique de Gaz Métro ciblent les appareils certifiés selon la norme CAN/CSA 4.9. C’est à l’aide de cette norme que l’on est en mesure de connaître l’efficacité de combustion ou thermique. Les normes d’efficacité énergétique des divers paliers gouvernementaux viennent dicter le minimum requis, qui est établi à 80% pour les chaudières. Afin de favoriser l’efficacité énergétique chez sa clientèle, Gaz Métro a établi ses standards d’efficacité énergétique au-dessus des normes gouvernementales, les situant à 85% et 90% et se base donc sur les résultats obtenus à l’aide de la norme de certification comme premier critère de sélection. Il faut comprendre que les conditions de test qui permettent de calculer l’efficacité sont identiques pour tous les types de chaudières qu’elles soient à efficacité intermédiaire ou supérieure. Ces tests sont effectués à pleine charge (100 %) avec une température de retour d’eau de 26,5 °C (± 5,5 °C) et une température de sortie de 82 °C.

On retrouve les chaudières en fonte, qui ne fonctionnent qu’en mode de non-condensation, mais qui peuvent en supporter temporairement les effets. Les chaudières de cuivre et autres matériaux similaires doivent protéger l’échangeur de chaleur contre des retours d’eau trop froids. Par contre, certains manufacturiers offrent ces chaudières munies d’un second échangeur de chaleur qui, par leur matériau, peuvent opérer en mode condensation. La plupart du temps, un système de protection (valve trois voies) est intégré à même la chaudière pour protéger l’échangeur primaire, alors que dans d’autres cas, le manufacturier offre de la flexibilité quant au raccordement du second échangeur, qui peut être utilisé pour produire de l’eau chaude sanitaire. Dans ce cas-ci, il est important de noter que pour être en mesure de bénéficier de l’efficacité accrue du phénomène de condensation, il faut que les besoins en eau chaude concordent avec ceux du chauffage. Sinon, ce type de chaudière devient l’équivalent d’une à efficacité intermédiaire. De plus, le système d’évacuation doit être fait de matériaux résistants à la condensation.

Les chaudières à condensation sont, par leur nom, utilisées dans des conditions où les retours d’eau sont inférieurs à 60 °C. Advenant le cas où ces retours sont supérieurs à cette température, ils ont tout de même une efficacité supérieure à 87% dans la plupart des cas. Le matériau de l’échangeur de chaleur est usuellement en acier inoxydable, ce qui amène aucune limite inférieure pour la température de retour d’eau.

Alors que le type de matériau des échangeurs de chaleur indiquent sous quelles conditions d’opération peuvent fonctionner les chaudières, le type de brûleur et son mode de fonctionnement font état de la performance saisonnière d’une chaudière. Un des nouveaux critères de sélection des chaudières est donc le type de brûleur en termes d’adaptation de la puissance selon la charge requise. La nouvelle exigence demande que le brûleur ait au moins trois stages, dont un minimum de 33%de la puissance maximale, ou un brûleur modulant ayant une plage de modulation d’au moins 50%à 100%. De plus, puisque l’excès d’air joue un grand rôle dans l’efficacité de la chaudière, le ratio air-gaz doit demeurer optimal à chaque stage ou tout au long de la plage de modulation (voir graphique ci-contre). Comme on le voit, le brûleur devient une pièce maîtresse de l’appareil. On devrait privilégier le brûleur offrant une plage de modulation la plus large possible. Le brûleur atmosphérique peut difficilement donner une efficacité intéressante à faible charge, alors que les brûleurs assistés d’un ventilateur ou à prémélange sont en mesure de fournir des efficacités similaires à chaque stage ou tout au long de la plage de modulation.

Quant au choix de l’efficacité à favoriser, si elle est justifiée, une seule chaudière à condensation équipée d’un brûleur modulant est suffisant, à moins que des besoins de redondance soient exigés. Alors, les chaufferies composées sont une solution. Enfin, la chaudière à efficacité intermédiaire offre l’alternative qui rencontre les besoins de la majorité des chaufferies actuelles.

Comparaison de la variation de l’efficacité de différents types de brûleurs

Marc Francoeur, ing., CEM
Conseiller technique
Groupe DATECH