Chaudière à condensation en rénovation

Vous avez le projet d’effectuer des travaux visant à réduire votre facture énergétique en remplaçant votre vieille chaudière

Dans une chaudière classique, même à haut rendement, les pertes thermiques de la chaudière se situent principalement par les fumées : d’une part par la température de ces gaz et d’autre part par la vapeur d’eau contenue dans ces rejets. Les chaudières classiques les plus performantes ont un rendement autour de 95%.

La chaudière à condensation est une chaudière encore plus performante, qui en condensant la vapeur d’eau, à la particularité de tirer profit de la chaleur latente de la vapeur d’eau contenue dans les gaz de combustion (jusqu’ici perdue). L’énergie produite au cours de la phase de condensation est transférée au circuit d’eau de chauffage.

En résumé, pour les chaudières à combustibles (gaz ou fioul***) on distingue :

• Le Pouvoir Calorifique Inférieur (le PCI) :

Il indique la quantité de chaleur sensible dégagée lors de la combustion d’une unité de combustible.

• Le Pouvoir Calorifique Supérieur (le PCS) :

Il indique la quantité d’énergie (chaleur totale) dégagée lors de la combustion d’une unité de combustible.

PCS =  PCI + chaleur latente de la vapeur produite lors de la combustion et récupérée pendant la phase de                                                            condensation

Ainsi,  le rendement des chaudières à condensation (rapport de l’énergie fournie au circuit d’eau chaude par la chaudière sur la chaleur émise lors de la combustion) atteint jusqu’à 109 %.

Les chaudières à condensation possèdent un brûleur modulant permettant de délivrer une puissance de 20 à 100%. Associées à la condensation, les chaudières permettent ainsi de réduire votre consommation de 15 à 20% par rapport à une chaudière standard récente et 30 à 40% par rapport à un modèle de plus de 15 ans.

Les chaudières à condensation en habitat individuel sont principalement de 2 types :

• les chaudières à gaz (gaz de ville ou gaz propane)
• les chaudières au fioul***

Les chaudières gaz à condensation sont aujourd’hui majoritairement employées ; bien réglées, elles ne rejettent que de la vapeur d’eau et du gaz carbonique (CO2), à ne pas confondre avec le monoxyde de carbone (CO qui est mortel).

Les chaudières fioul à condensation possèdent un rendement élevé pouvant atteindre 105%, mais sont un peu plus polluantes, et ne sont installées en général, qu’en remplacement d’une chaudière à mazout existante et lorsque le gaz n’est pas disponible à proximité de l’habitat.

Recommandations :

Avant toute installation d’une chaudière à condensation, il faut respecter certains points :

• Il est impératif de calculer précisément les déperditions énergétiques des locaux afin d’installer la chaudière possédant la puissance adaptée aux besoins . Une chaudière sur-dimensionnée fonctionnera en cycles courts préjudiciables à sa durée de vie et par conséquent loin de son rendement optimal et sera d’un investissement plus élevé. Une chaudière sous dimensionnée n’apportera pas suffisamment de chaleur pendant les périodes les plus froides et ne fonctionnera pas à son rendement optimal.
• Une chaudière à condensation ne condense qu’à la condition que la température de l’eau de chauffage retournant à la chaudière soit inférieure à 50°. Si cette chaudière à condensation vient en remplacement d’une chaudière classique, il faudra vérifier que ses émetteurs (radiateurs) soient adaptés avant de baisser la température du circuit de chauffage. Dans le cas contraire, il ne sera pas possible de tirer complètement bénéfice de la condensation. Seul une isolation de l’habitat permet de réduire son besoin en chauffage et permet de réduire la température du régime d’eau tout en gardant les mêmes radiateurs.

Il est  judicieux d’installer une sonde de température extérieure qui va ajuster la température du circuit de chauffage en fonction de la température extérieure :

• En demi-saison, le besoin en chauffage étant moindre, il est judicieux de baisser la température du circuit de chauffage. La sonde extérieure se chargera de le faire ;  ainsi vos radiateurs seront constamment tièdes ou lieu d’alterner tantôt brûlants tantôt froids. Avec une température de retour d’eau inférieure à 50°, vous bénéficierez pleinement de la condensation.
• En hiver, afin de combler les déperditions de chaleur de l’habitat plus importante, une grande quantité de chaleur doit être délivrée et par conséquent la température du circuit de chauffage doit être plus élevée qu’en demi-saison.

Il est important de prendre en compte le confort thermique. Un radiateur émet une chaleur convective (par mouvement d’air) et une chaleur radiative que le corps perçoit à distance. Le fait d’avoir des radiateurs constamment tièdes renforcera la sensation de confort.

Une chaudière à condensation nécessite un conduit d’évacuation des gaz brûlés spécifique en inox ou en polypropylène. Ce conduit doit canaliser les condensats vers la chaudière et résister à leur acidité. Cette acidité sera compensée par les rejets ménagers plutôt basiques. Ce conduit sera de préférence double (au centre l’évacuation des gaz brûlés et en périphérie l’amenée d’air neuf) et pourra déboucher de façon classique en toiture ou en façade (conduit ventouse), système simple et économique à mettre en œuvre. Ce double conduit permet de ne pas faire entrer d’air froid dans votre habitat et contribue à économiser vos dépenses de chauffage.

Préalablement à la pose de la nouvelle chaudière à condensation, il est nécessaire de procéder au rinçage et au désembouage de l’installation existante (circuit de chauffage et émetteurs de chaleur) de préférence par un procédé hydrodynamique. En présence de plancher chauffant, l’opération de désembouage est à répéter tous les 5 ans afin d’éviter une obstruction du réseau encastré. Au fil du temps, des boues se forment dans les circuits de chauffage, ralentissent la circulation de l’eau et freinent les échanges thermiques. Cela entraîne une surconsommation d’énergie et l’apparition de bruits dans les réseaux et émetteurs. A défaut de réaliser cette opération, les radiateurs et les planchers chauffants peuvent devenir définitivement inopérants.

De même, afin de ralentir l’embouage de l’installation, il est judicieux d’installer sur le retour d’eau du circuit de chauffage, en amont de la chaudière, un pot de décantation magnétique afin de fixer les oxydes ferromagnétiques et équipé d’un système de purge pour évacuer toutes les impuretés.

Production d’eau chaude sanitaire (ECS) par la chaudière à condensation

Une chaudière à condensation peut être simple usage (ou simple service) en ne produisant que du chauffage ou double usage (ou double service) en produisant chauffage et eau chaude sanitaire (ECS).

On peut classifier les différents modes de production d’ECS (Eau Chaude Sanitaire) en :

• production instantanée,
• production semi-instantanée ou en semi-accumulation,
• production en accumulation.

La différence entre ces types de production provient du rapport entre la puissance de production et le volume de stockage d’eau chaude choisi pour assurer le confort  d’utilisation :

• sans aucun stockage : il s’agit de la préparation instantanée,
• avec un stockage limité, inférieur à certaines demandes, mais une puissance permettant de préparer le complément nécessaire pendant la durée de l’appel : il s’agit de la préparation semi-instantanée,
• avec un volume de stockage correspondant au volume prélevé lors d’une période de pointe et une puissance suffisante à la remise en température du stock entre deux pointes : il s’agit de la préparation en semi-accumulation,
• avec un stockage égal au volume puisé journalier par l’ensemble des occupants : il s’agit de la préparation en accumulation.

Chaudière à condensation avec production d’ECS instantanée

Une chaudière produisant de l’eau chaude sanitaire en mode instantanée ne possède pas de réservoir tampon (ballon de stockage). Elle doit être réservée  à des besoins réduits en eau chaude sanitaire, par exemple pour un couple et pour une salle de douche uniquement avec un débit limité à 12litres/minutes environ. Chaque demande d’eau chaude va entraîner la mise en route de la chaudière et donc d’un besoin énergétique important en un temps très court. Pour satisfaire à ce besoin énergétique très important destiné à élever en un temps très court de l’eau de 10° à 55°, la puissance de la chaudière ne pourra être inférieure à 24Kw.

Chaudière à condensation avec production d’ECS micro-accumulée

A la différence d’une production instantanée, la chaudière à  micro-accumulation se compose d’une petite réserve d’eau chaude  d’une contenance inférieure à 10 litres d’eau chaude permettant de  pallier  à l’attente de la montée en température de l’eau au robinet. Ce système réduit les fluctuations de température (douche écossaise) aux points de puisage.  La puissance de la chaudière ne pourra pas être inférieure à 24 kW/h.

Chaudière à condensation avec production d’ECS semi-accumulée 

C’est aujourd’hui la solution la plus judicieuse qui associe économies et confort. Il s’agit d’associer à une chaudière à condensation, un ballon de stockage pour l’ECS de 80 litres à 120 litres. Ainsi, avec une chaudière de 20kW  équipée d’un ballon de 80 litres et un débit de 20 litres par minute, 250 litres d’eau chaude à 40° sont immédiatement disponibles et 250 litres supplémentaires moins de 10 minutes après le 1er tirage. Ce mode de production évite les cycles courts préjudiciables au rendement et à la durée de vie de la chaudière.

Chaudière à condensation avec production d’ECS accumulée 

En mode accumulé, la réserve d’eau chaude représente la totalité de la consommation journalière, soit 150 à 300 litres de contenance selon le nombre de personnes vivant dans le logement.

L’avantage de cette solution est que le chauffage se fera sur une durée de plusieurs heures et par conséquence nécessite peu de puissance instantanée. En raison de la taille importante du ballon et des déperditions de chaleur induites (environ 2.2kWh par 24h pour un 250 litres), cette solution est aujourd’hui de plus en plus remplacée par une production semi-accumulée.

LES EMETTEURS DE CHALEUR : 

Afin de tirer pleinement bénéfice d’une chaudière à condensation (la température du retour de l’eau du circuit de chauffage doit être inférieure à 50°), il est judicieux d’avoir un circuit d’eau chaude  à la température la plus basse possible (55/45° contre 75/65° pour les anciennes générations de chaudières). Par conséquent, en rénovation, des travaux d’isolation s’imposent afin de réduire les déperditions de chaleur de l’habitat et donc ses besoins en chauffage. Plus les besoins en chauffage seront bas, plus il sera possible de baisser la température de l’eau du circuit de chauffage.

Les chaudières à condensation peuvent être associées notamment à 3 types d’émetteurs de chaleur :

• Le plancher chauffant :

Un plancher chauffant est un grand radiateur diffusant de la chaleur sur la totalité de la surface d’une pièce. Il émet comme le soleil, une chaleur rayonnante qui chauffe les objets et non l’air. On observe une même sensation de confort avec une température de 18° dans une pièce équipé d’un plancher chauffant, que cette même pièce chauffée à une température de 20° avec des radiateurs. Ces 2° de différence font économiser environ 14% sur la facture de chauffage.

La température en surface d’un plancher chauffant n’excède jamais 28°C (selon l’arrêté du 23 juin 1978), ce qui n’est plus un facteur de risque pour les maladies veineuses. De plus, à la différence des radiateurs, l’air chaud ne s’accumule pas au plafond. C’est la solution qui permet de tirer pleinement bénéfice d’une chaudière à condensation.

• Le ventilo-radiateur :

Le ventilo-radiateur est avant tout un radiateur plan classique destiné uniquement au chauffage, mais dans lequel est installé  un petit ventilateur, dont le moteur ne fonctionne que lorsque les besoins de chauffage sont importants. Ce type de radiateur permet de dissiper plus de chaleur qu’un radiateur classique de même taille.

• Le radiateur plan :

En préalable, nous rappellerons que contrairement à certaines idées reçues, les radiateurs en acier, en fonte ou en aluminium ont la même efficacité énergétique. La différence repose sur le fait qu’un radiateur en acier monte plus rapidement en température qu’un radiateur en fonte et que ce dernier diffuse plus longtemps de la chaleur qu’un radiateur acier après arrêt de la chaudière.

Nous ne traiterons ici que des radiateurs plans, les plus couramment utilisés aujourd’hui en neuf ou en rénovation.

Lors de leur installation, il faut :

• les implanter au plus près des sources de  plus grandes déperditions thermiques afin d’améliorer le confort, comme les fenêtres et/ou les murs donnant sur l’extérieur.
• recourir à 2 ou 3  radiateurs pour les grandes pièces afin de répartir uniformément la chaleur et augmenter le confort des occupants. (un plus grand nombre de radiateurs dans un même volume n’entraîne pas une plus grande consommation).
• éviter de mettre une tablette au-dessus (perte de 8% de la puissance), ni de coffre autour (perte de 20% de la puissance).
• laisser un espace minimum de 3cm entre le radiateur et le mur et 8cm entre le sol et le bord inférieur du radiateur.
• ne pas installer d’obstacle devant le radiateur, à défaut on se privera de la chaleur émise par rayonnement qui participe au confort et à la chaleur ressentie par le corps.

Lors du remplacement d’une chaudière classique par un modèle de dernière génération à condensation, sans travaux d’isolation préalables, si l’on veut pour plus de confort descendre le régime d’eau de 75/60° (température d’eau entrée et sortie du radiateur) à un régime 50/40°, il faudra multiplier par un peu plus de 2 la taille du radiateur pour diffuser la même quantité de chaleur, sauf si à l’origine les radiateurs avaient été surdimensionnés, ce qui est souvent le cas. 

Les différents radiateurs plans :

• Les radiateurs en fonte :

La fonte est un alliage de fer et de carbone. Les radiateurs en fonte  peuvent être de forme compacte et moderne ou bien de forme très classique inspirée du début du 20ème siècle  aux motifs Rococo,  Bel époque, Art déco, Art nouveau et être équipés d’une robinetterie rétro. Plusieurs sociétés se sont fait une spécialité de proposer des radiateurs en fonte d’époque et restaurés. Les modèles s’inspirant de ceux du siècle dernier sont relativement imposants et en raison d’un poids élevé,  il est nécessaire de veiller à avoir un support adapté aux lourdes charges. Les radiateurs en fonte sont les plus chers, mais leur longévité est en général supérieure aux autres types de radiateurs en raison notamment d’une épaisseur des parois supérieure à celle des radiateurs en acier.

• Les radiateurs en aluminium :

Les radiateurs en aluminium sont composés de pièces de fonderie en aluminium moulé. Cette technique de fabrication permet d’obtenir des formes arrondies, douces et compactes. Leur prix se situe entre celui des radiateurs en fonte et celui des radiateurs en acier.  Afin d’éviter tout phénomène d’électrolyse à l’origine de corrosion, les radiateurs en aluminium ne doivent pas être raccordés  à un réseau de chauffage composés de tubes en cuivre.

• Les radiateurs en acier :

Les radiateurs en acier, sont aujourd’hui majoritairement employés en raison de leur excellent rapport qualité/prix/performance. Ils offrent une gamme  étendue, aux formes et aux prix très variés et parfois avec de nombreux coloris.

Recommandations :

Afin de prolonger la durée de vie de radiateurs, il est impératif de :

• purger régulièrement les radiateurs afin d’éliminer l’air à l’origine de bruits,  de corrosion, de baisse de rendement de l’installation, et de la formation de boues. Une eau très noire ou très orangée nécessite l’intervention d’un professionnel afin d’en déterminer l’origine et de faire les opérations correctives nécessaires.
• vérifier régulièrement la pression du circuit d’eau chaude. Pour une maison d’un étage, sa valeur doit être comprise entre 1 et 1.5 bar.

Il est judicieux de ne pas recouvrir ni habiller les radiateurs. Cela prive les occupants de la chaleur radiative qui participe au confort et diminue les échanges thermiques.

*** Un décret paru le 6 janvier 2022,  interdit à compter du 1er juillet 2022, l’installation d’une chaudière fonctionnant au charbon ou au fioul. Néanmoins, le nouveau décret autorise après le 30 juin 2022 l’installation de chaudières fonctionnant au biofioul (permet aux chaudières de respecter le plafond de 300 gCO2eq/kWh PCI fixé par décret) et ouvre également la voie aux installations hybrides neuves, associant pompe à chaleur et générateur fioul, utilisant du fioul traditionnel ou du biofioul F30. 

Rappelons que le biofioul est un mélange de fioul domestique et d’ester méthylique d’acide gras (EMAG) issu du Colza.