Fonctionnement chaudière

Écrit par les experts Ooreka

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Quel que soit le combustible ou le fluide caloporteur utilisé, la fonction d’une chaudière reste identique : transmettre les calories produites par la source d’énergie au fluide destiné à alimenter les émetteurs de chaleur (radiateur, convecteur, échangeur, etc.). Il existe de multiples façons d’arriver à ce résultat !

Tour d'horizon dans notre article.

Fonctionnement d'une chaudière : 3 principes

Chaudières à tubes de fumée

Dans les chaudières à tube de fumée, le foyer est prolongé par un réseau de tubulures dans lesquelles circulent les fumées chaudes avant d’être évacuées vers la cheminée.

Cet ensemble de canalisations est noyé dans le fluide caloporteur (le plus souvent de l’eau, mais quelquefois de l’huile ou de l’air). Les calories de la flamme et des fumées sont transmises au fluide caloporteur par convection.

Remarque : massives, lourdes et contenant une grande quantité d’eau, ces chaudières de chauffage à eau ou à vapeur sont le plus souvent en fonte ou en acier et posées sur le sol.

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Chaudières à tubes d’eau (ou échangeur de température)

Dans les chaudières à tube d’eau, les fumées sont forcées de passer au contact d’un échangeur de température et/ou d’un serpentin dans lequel circule le liquide caloporteur. Cette fois encore, la chaleur est transmise de la flamme vers le fluide caloporteur, par convection.

Remarque : de faible encombrement, contenant peu d’eau, à faible inertie thermique et à mise en température rapide, ces chaudières de chauffage à eau sont, le plus souvent, fabriquées en acier.

Ce principe est utilisé pour la plupart des chaudières à eau murales et pour les chaudières à vapeur et à huile au sol.

Chaudières électriques

Les chaudières électriques présentent un profil particulier. En effet, il ne s’agit pas de chaudières, au sens commun du terme, puisque elles n’utilisent aucun combustible. Ce sont des ballons d’accumulation d’eau chaude.

Le principe de fonctionnement est simplissime : une résistance (ou épingle) électrique immergée chauffe le liquide caloporteur contenu dans le ballon.

Remarque : les principales qualités de la chaudière électrique sont la fiabilité (aucune pièce mécanique en mouvement) et la simplicité d’installation (pas de stockage ni d’alimentation en carburant, pas de conduits d’évacuation). Son défaut majeur : elle est réputée énergivore (et l’électricité est chère) !

Fonctionnement d'une chaudière : accessoires communs à toutes les chaudières

Pour pouvoir fonctionner efficacement, tous les types de chaudière doivent être pourvues d’accessoires annexes. Ils sont, le plus souvent, regroupés autours du corps de chaudière et protégés par une carrosserie par souci d’esthétique.

Ils comprennent au minimum :

  • un interrupteur marche/arrêt ;
  • un brûleur adapté au combustible ;
  • un dispositif thermostatique de régulation de la température d’eau ;
  • un boîtier de gestion électronique ;
  • des éléments de sécurité (surchauffe, surpression, manque d’eau, défaut carburant, etc.) ;
  • une isolation thermique du corps de chauffe.

Et quelquefois aussi :

  • une pompe de circulation du fluide caloporteur (accélérateur) ;
  • un vase d’expansion du circuit fermé de liquide caloporteur ;
  • une vanne de distribution à 3 ou 4 voies ;
  • un ballon de production d’eau chaude sanitaire

Fonctionnement d'une chaudière : 4 astuces pour booster le rendement

Toutes les chaudières modernes fonctionnent sur l’un des principes cités plus haut. Pourtant, leur rendement peut être amélioré, quelquefois, de plus de 40 %.

Pas de miracle là-dessous, mais la récupération gratuites de calories provenant de l’application de principes physiques souvent très simples.

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Combustion horizontale, combustion inversée ou tirage forcé

Applicables aux chaudières traditionnelles bois, le cheminement particulier des gaz de combustion a pour but :

  • de sécher le bois avant de le brûler afin de réduire les imbrûlés ;
  • d’assurer une meilleure gestion de l’air frais et du tirage pour améliorer la combustion et réduire le taux d’émissions polluantes.

Remarque : on atteint par ces procédés des rendements pouvant atteindre 85 % pour une source d’énergie puisant dans la biomasse, mais réputée peu performante.

Chaudières à condensation

Les fumées évacuées par les chaudières contiennent de la vapeur d’eau. Si l’on met en contact ces fumées chaudes avec un serpentin dans lequel circule de l’eau plus froide (retour chauffage), la vapeur d’eau se condense. Cette condensation libère de la chaleur qui réchauffe l’eau de retour chauffage. C’est autant de calories gagnées gratuitement et d’émission de CO² évitées.

Cette astuce discrète et d’apparence anodine permet à certaines chaudières de passer la barre des 100 % de rendement et de baisser la consommation de 15 à 20 %.

Bon à savoir : toutes les chaudières à flamme peuvent bénéficier de la condensation, mais c’est devenu la règle pour le gaz et de plus en plus fréquent pour le fioul.

Chaudières à cogénération

La cogénération consiste à exploiter le principe de la condensation pour produire de l’électricité, en l’associant à un moteur Stirling.

Ainsi, 100 kWh de gaz produisent16 kWh d’électricité et 80 kWh de chaleur. Un inverseur permet en cas de besoin d’utiliser toutes les ressources de la condensation pour les besoins du chauffage.

Remarque : la technique est utilisable avec le gaz, le fioul, le bois ou les pellets.

Chaudières à combustion pulsatoire

Fonctionnant seulement avec le gaz, cette technique s’affranchit de brûleur ouvert. Une veilleuse amorce la combustion, qui est ensuite entretenue par autocombustion à l’intérieur d’une chambre de combustion spéciale.

Remarque : il s’agit là, d’une des chaudières à condensation les plus performantes (proches de 110 % de rendement).

Fonctionnement chaudière : le cas controversé des chaudières ioniques

Les chaudières ioniques, chaudières à ionisation ou encore chaudières à induction électromagnétique, sont des chaudières électriques qui n’utilisent pas de résistance électrique. L’élément résistif est constitué par l’eau elle-même.

Le principe physique exploité dans ces appareils étant l’électrolyse, on peut se demander si la corrélation avec l’ionisation n’est pas une pure appélation marketing !

Bon à savoir : affichant un rendement de 96 à 98 %, ces chaudières ne font pas mieux que leurs concurrentes électriques, pour un investissement 3 ou 4 fois supérieur !

Pour en savoir plus :

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