Chaudière à condensation

Une autre technologie dont on entend beaucoup parler -en particulier de la part de GDF- est la chaudière à condensation. On nous promet une efficacité bien supérieure aux chaudières classiques, et un rendement… qui dépasse 1 !

Est-ce vrai ? Comment est-ce possible ? Nous faisons le point, et vous expliquons cette technologie très en vogue.

1. Chaudière à condensation: Principe de base

Pour comprendre l’intérêt d’une chaudière à condensation, il faut commencer par s’intéresser au principe même de la combustion. Dans le cas d’une chaudière à condensation, on va brûler du fioul ou du gaz, en présence d’air (pour l’oxygène).

Toute combustion libère obligatoirement deux éléments : le dioxyde de carbone (CO2), et l’eau (H2O). Voici l’exemple de la combustion du méthane (CH4) :

CH4 + 2 O2 -> chaleur + CO2 + 2 H2O (gazeux)

On constate bien que si on brûle une mole (= une unité chimique) de méthane, on obtiendra en retour une mole de dioxyde de carbone, et deux d’eau sous forme gazeuse. Cette dernière est ensuite évacuée en tant que vapeur dans les fumées. Or l’évaporation est un procédé endothermique (il absorbe de l’énergie, de la chaleur), ce qui fait que l’évaporation de cette eau consomme une partie de la chaleur issue de la combustion. Cette énergie absorbée est donc perdue dans les fumées, piégée dans la vapeur d’eau sous forme latente.

2. Chaudière à condensation: fonctionnement pratique

L’idée de la chaudière à condensation va être de récupérer cette énergie, en condensant la vapeur d’eau contenue dans les fumées. Par rapport à une chaudière classique, on va « simplement » ajouter un échangeur complémentaire.

chaudiere a condensation
Schéma de principe (très simplifié) du fonctionnement
d’une chaudière à condensation

Dans cet échangeur, qui se trouve sur le chemin des fumées, circule l’eau de retour du réseau de chauffage. Pour que la vapeur des fumées condense, il faut que cet échangeur soit à une température relativement basse. C’est pour cela que les chaudières à condensation sont particulièrement adaptées aux réseaux de chauffage basse température.

Au contact de l’échangeur, la vapeur d’eau des fumées va se condenser, libérant au passage la chaleur latente qui avait été emmagasinée durant l’évaporation. Cette énergie est alors absorbée par l’eau du réseau de chauffage, qui se trouve ainsi préchauffée. C’est ici qu’intervient le gain d’énergie, puisque la quantité de chaleur à lui apporter par la suite est réduite.

Dans les chaudières classiques, on essaye au contraire d’éviter la condensation, en maintenant une température de retour d’eau suffisamment haute.

L’eau issue de la condensation est en effet en contact direct avec les fumées, et deviennent par conséquent très acides en raison des résidus de combustion. Les parties métalliques de la chaudières seraient alors rapidement détériorées.

C’est pour cela que le revêtement intérieur des chaudières à condensation est spécialement conçu pour résister aux attaques acides. Il est par ailleurs nécessaire de prévoir une évacuation pour l’eau générée par la condensation.

3. Chaudière à condensation: Intérêt énergétique

Pour comprendre comment on peut dépasser un rendement de 1 (jusqu’à 1.09), il faut s’intéresser au calcul de ce dernier. C’est le rapport entre la chaleur récupérée et la « chaleur potentielle » que contenait le combustible.

Cette « chaleur potentielle », appelée pouvoir calorifique, est -pour les chaudières- basée sur le Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI). Or ce dernier considère justement que l’eau reste à l’état gazeux dans les fumées ; le combustible contient donc plus de « chaleur potentielle » que son PCI ne le dit.

Le calcul du rendement d’une chaudière à condensation serait bien plus pertinent en employant le Pouvoir Calorifique Supérieur (PCS). Contrairement au PCI, ce dernier considère que l’on est en mesure de récupérer l’énergie latente de la vapeur.

Un calcul de rendement basé sur le PCS serait donc systématiquement inférieur à 1, comme tout rendement. Si l’on continue à se baser sur le PCI, c’est pour deux raisons. Il y a bien entendu une volonté commerciale, car il est plus aisé de présenter une chaudière ayant un rendement de 1.05 qu’une se contentant de 0.95.

Mais c’est également dans un soucis de comparaison, afin de pouvoir se rendre compte de la différence qui existe avec les chaudières classiques, pour lesquelles le rendement est logiquement basé sur le PCI.

Pour aller plus loin lire les articles suivants