vignette|redresse|Une chaudière à condensation. La chaudière à condensationLa « condensation », avec le sens, consacré par l'usage, de passage de l'eau de l'état gazeux (vapeur) à l'état liquide, est impropre en Thermodynamique (la condensation y désigne le passage d'un corps pur de l'état gazeux directement à l'état solide), le terme adéquat étant « liquéfaction ». est une chaudière ayant la particularité de tirer profit de la chaleur latente de la vapeur d'eau contenue dans les gaz d'échappement, en condensant ces vapeurs avant de rejeter l'eau sous forme liquide. Ainsi le rendement (rapport de l'énergie fournie au circuit d'eau chaude par la chaudière sur la chaleur émise lors de la combustion) peut théoriquement augmenter de 11 % du pouvoir calorifique inférieur (PCI) pour une chaudière au gaz et de 6 % du PCI d'une chaudière au mazout.Ce qui ne veut pas dire, bien sûr, que le rendement énergie fournie / énergie récupérée (PCS) est supérieur à 100 %..
Principe Dans une chaudière classique, même à haut rendementBasse ou très basse température, les pertes thermiques de la chaudière se font principalement par les fumées : en premier lieu, par la température des fumées, qui est plus importante que celle de l'air de combustion, et d'autre part par la vapeur d'eau contenue dans ces fumées. L'eau contenue dans les fumées est issue de la réaction chimique de la combustion qui, si la chaudière est bien réglée, ne produit que de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone si le combustible ne contient que du carbone et de l'hydrogène, si l'air comburant ne contient pas de polluants participant à la combustion et si la température de combustion est suffisamment basse pour ne pas générer de NOx.
Lors du refroidissement de la vapeur d'eau, le passage de l'état gazeux à l'état liquide restitue de l'énergie, appelée chaleur latente de liquéfaction, qui serait perdue si la vapeur d'eau s'échappait dans l'atmosphère. Le rôle de la chaudière à condensation est donc de récupérer une partie de cette énergie, en condensant la vapeur d'eau des fumées d'échappement et de transférer cette énergie à l'eau du circuit de chauffage.
On utilise un échangeur condenseur dans lequel circule l'eau de retour chauffage à basse température comparée à celle qui sort de la chaudière. En se condensant, la vapeur d'eau libère de l'énergie (la chaleur latente de condensation) qui est récupérée par l'échangeur de la chaudière et transmise à l'eau de retour, sur le point de passer dans le corps de la chaudière où elle sera élevée à plus haute température pour alimenter le circuit de chauffage.
La vapeur d'eau des fumées d'une chaudière commence à condenser lorsque leur temperature descend en dessous d'environ pour une chaudière au gaz et pour une chaudière au mazout. C'est à partir de cette température de condensation que le rendement commence à augmenter plus fortement, pour atteindre un maximum théorique de 110,9 % du PCI pour le gaz et 106,9 % pour le mazout. Ce gain maximum théorique de 11 % du PCI pour le gaz et de 6 % du PCI pour le mazout ne pourrait cependant etre atteint qu'avec une température des fumées de , ce qui n'arrive jamais. Le gain réel au niveau du rendement saisonnier pour le gaz se situe entre 6 et 9 % du PCI. La température des fumées dépend en effet de la température de retour de l'eau du chauffage, qui dépend elle-même de la température de départ ; celle-ci est plus élevée lorsque la température extérieure est plus basse. Les radiateurs doivent également être suffisamment dimensionnés pour autoriser une température de départ/retour faible.
Dans certaines conditions (type de chaudière, état général), il est possible d’adjoindre un récupérateur-condenseur à la chaudière existante, de façon à la « transformer » en chaudière à condensation, mais une étude de faisabilité et de rentabilité doit alors être réalisée par un spécialiste.
La chaudière à condensation est particulièrement adaptée au chauffage « basse température » ou « chaleur douce » plancher chauffant ou radiateurs chaleur douce..
Rendement Le rendement PCI (pouvoir calorifique inférieur) de la chaudière est le rapport entre l'énergie dégagée par la chaudière (sous forme de chaleur) et celle fournie par la combustion (sous forme chimique par les combustibles ). Il ne prend pas en compte la chaleur latente de liquéfaction de la vapeur d'eau émise par la chaudière, c'est-à-dire l'énergie que dégagerait la condensation de cette vapeur d'eau lorsqu'elle retourne à sa forme liquide (telle qu'elle est entrée dans la chaudière). À l'inverse, cette énergie de vaporisation est intégrée dans le calcul du rendement selon le pouvoir calorifique supérieur (PCS) – qui est d'usage plus courant dans certains pays tels les États-Unis. Jusqu'aux années 1990, en particulier en France, on ne se préoccupait guère de la chaleur récupérable dans la vapeur d'eau des gaz de combustion, c'est pourquoi on utilisait le rendement PCI, qui permet d'afficher des chiffres plus élevées qu'avec le calcul PCS. Le rendement PCI est aujourd'hui encore le plus communément exprimé.
Les apports de chaleur latente de condensation s'ajoutant à la quantité d'énergie calorique, le rendement PCI d'une chaudière à condensation peut donc dépasser 100 %Ce qui ne veut pas dire que la chaudière produit de l’énergie mais qu'elle en gaspille moins que les chaudières précédentes. Les modèles actuels atteignent en effet des rendements d'environ 102 à 109 %Analyse de combustion - Nano-sense.com.. Ce type de chaudière est donc plus efficace qu'une chaudière « traditionnelle » (sans condensation), néanmoins si l'on prend en compte l'intégralité du cycle énergétique, selon le rendement PCS, l'efficacité d'une chaudière à condensation est d'environ 90 %.
Les chaudières à condensation injectent dans le circuit de chauffe une part de l'énergie des gaz de combustion alors que les autres types de chaudières évacuent vers la cheminée, en pure perte, des gaz de combustion dont la température atteint parfois , alors qu'en les refroidissant grâce à un condenseur une part de l'énergie qu'ils transportent est récupérée, ce qui a pour effet de : Réduire la température des gaz évacués à une température inférieure à ; Augmenter le rendement global de la chaudière.
En théorie cela réduit la consommation de 6 % d'une chaudière à condensation alimentée en fioul, et de 11 % lorsque le combustible est du gazChaudière a condensation, sur le site hbsoft.be (rapport PCS/PCI). En réalité car le rendement d'une chaudière à condensation est plus élevé lorsque la température du caloporteur retournant à la chaudière est basse, c'est-à-dire entre 40 et , donc que la température des gaz est proche du point de rosée, l'efficacité du condenseur étant alors maximale.
Étiquette énergétique Depuis le , en application des Règlements délégués de la Commission européenne du et 811/2013 du ., issus de la directive-cadre européenne Éco-conception, plus communément appelée directive Ecodesign., ainsi que la directive sur l’étiquetage énergétique. s’appliquant aux équipements de chauffage et de production d’eau chaude sanitaire, définissent de nouveaux seuils de performance à atteindre et les caractéristiques de nouvelles étiquettes énergie.
Dans ce cadre, l’association Coénove a comparé les nouvelles étiquettes énergétiques des principales solutions de chauffage et d’eau chaude sanitaire.. Il en ressort que des technologies comme la condensation et le couplage « Gaz + Energies Renouvelables » vont constituer des solutions très attractives pour l’utilisateur final, tant en matière de performance énergétique que de coût.
Au-delà de la condensation classée en A, l’émergence du couplage de ce produit avec le solaire thermique pour produire l’eau chaude sanitaire, ou certaines régulations performantes , des chaudières « hybrides » couplant deux technologies (condensation et pompe à chaleur) permettent de viser des niveaux de performance A+. La Pompe à Chaleur gaz à absorption, ou PAC gaz, technologie utilisant les énergies renouvelables, ou la cogénération bénéficieront respectivement d'une étiquette A++ et d'une étiquette A+. Des solutions gaz performantes (meilleur rapport coût/performance) sont donc immédiatement disponibles classées en A, A+ et A++, soit parmi les notes les plus élevées.
Le schéma ci-contre présente une estimation du classement des principaux équipements de chauffage selon l’étiquette énergétique réalisée par Coénove. vignette|Classement des principaux équipements de chauffage selon l'étiquette énergétique en vigueur du 26/09/15 au 25/09/17 Prochainement, la Commission européenne envisage de réviser la directive Labelling 2010/30/UE pour la modifier en un règlement qui introduirait un étiquetage simplifié de A à G en supprimant les classes A+, A++ et A+++.
Cette simplification est fondée sur l’expérience des produits blancs pour lesquels l’étiquetage, s’applique depuis 1992 pour un grand nombre de produits et où les produits sont concentrés dans les classes les plus élevées ce qui dissuade les fabricants de poursuivre l'innovation et ne constitue plus une incitation pour les consommateurs.
Conditions de placement d'une chaudière à condensation Disposer d'une évacuation pour des condensats acides (HCO3), voire très acides dans les cas du mazoutprésence d'acide sulfuriqueLes chaudières à condensation, sur le site energieplus-lesite.be. Avoir une température de retour la plus froide possible pour optimiser la condensationLa chaudière à condensation Sur le site curbain.be. Radiateurs surdimensionnés voire chauffage au sol car il faut une température d'eau de retour la plus basse possible si possible donc une température d'eau chaude aussi basse que possibleDossier:Chaudière à condensation Sur le site climamaison.com. Tubage de cheminée en plastique ou en inox, car les condensats coulent dans le conduit lors de l'évacuation des gaz, car leur température est relativement basse ; ou, si le tubage de la cheminée est trop onéreux ou difficile, utilisation d'une ventouse concentrique pour évacuer les fumées au centre et aspirer l'air de combustion, Éviter l'eau chaude instantanée car ne permettant pas l'utilisation de la condensation et oblige à prendre une chaudière surdimensionnée d'où le biais actuel de la micro-accumulationProduction d’eau chaude instantanée ou micro-accumulation, que choisir ?, sur le site chaudiere-leguide.com. L'évacuation doit être suffisante, parfois avec une pompe de refoulement si les égouts ne sont pas disponibles à hauteur de l'évacuation car la chaudière peut produire jusqu'à un litre d'eau par mètre cube de gaz ou par litre de mazout consommé.
Conditions d'utilisation d'une chaudière à condensation Afin d'obtenir un rendement optimal, l'installation doit être faite en respectant les conditions suivantes : Sonde extérieure mise en un lieu ni exposé au soleil ni au grand vent, ni dans un courant d'air froid et humideLié à la régulation, sur le site energieplus-lesite.be. Sonde intérieure, qui est contenue dans le thermostat et qui servira de point de référence, dans une pièce à la température stable ou qui est représentative de la maison donc pas au soleil ni dans un courant d'air, L'utilisation des vannes thermostatiques doit être privilégiée pour répondre au besoin de dissiper la chaleur de manière optimale, notamment dans le cas où des températures très différentes d'une pièce à l'autre sont désirées,