Bruxelles Environnement

Formation Bâtiment Durable :

Outils de diagnostic pour la rénovation

Points d'attention sur les systèmes de chauffage et d'eau

chaude sanitaire

(AUDIT INSTALLATIONS)

Gauthier KEUTGEN - ICEDD

2

Objectifs de la présentation

● Identifier les principaux manquements dans les

installations existantes

● Identifier les mesures d’amélioration possibles

● Evaluer l’enjeu énergétique de ces améliorations

3

Plan de l’exposé

Que regarder ? Que faire ?

Au niveau de la production

Au niveau de la distribution

Au niveau de l’émission

Au niveau de la régulation

4

Au niveau de la production ?

Identifier l’âge et le type de chaudière

Vérifier les résultats de l’attestation d’entretien

Vérifier l’adéquation puissance brûleur – chaudière

Vérifier la fermeture du clapet d’air du brûleur lorsqu’à l’arrêt

Vérifier le surdimensionnement de la chaufferie

Vérifier le degré d’isolation des chaudières

Vérifier la présence et le bon fonctionnement du régulateur de tirage

Vérifier la bonne propreté et ventilation de la chaufferie

Production

Check-list

5

Type de chaudière ?

Chaudière gaz atmosphérique

• Réglage d’usine

• Pertes par balayage importantes

• Les moins performantes du marché

• Rendement utile ~ 84 .. 90 %

Aucune amélioration possible

hormis son remplacement

Production

6

Type de chaudière ?

• Réglage d’usine

• Pertes par balayage importantes

• Les moins performantes du marché

• Rendement utile ~ 84 .. 90 %

Aucune amélioration possible

hormis son remplacement

Rendement utile (%) = Puissance utile (kW) / Puissance brute (kW)

Données reprises sur la plaque signalétique

Chaudière gaz atmosphérique

Relever les puissances brute et utile

Production

90 %

7

Type de chaudière ?

Chaudière gaz ou mazout à brûleur pulsé

• Performance dépend du réglage

Vérifier les données reprises sur

l’attestation d’entretien

Production

8

Nouvelle

attestation

d’entretien

Production

9

Analyse des données de l’attestation d’entretien

Attestation = électrocardiogramme de la chaudière

Il est essentiel de l’analyser et de s’assurer de sa complétude

Une mesure sur site est intéressante pour confronter les

résultats (exemple entretien réalisé en été quand installation à

l’arrêt et donc pas en régime de température)

Pour avoir un 1er regard critique, il faut un ordre de grandeur des

valeurs cibles

Anci

enne

chaudiè

re d

e

20 ~

25 a

ns

T° fumées ~ 180 °C

Taux CO2 mazout 12,5 .. 13 %

Taux CO2 gaz 10 .. 11 %

Taux CO 0 ppm

Excès d'air ~ 20 %

Tirage ~ 10 .. 15 Pa

Rendement ~ 90 .. 92 %

Anci

enne

chaudiè

re d

e

20 ~

25 a

ns

Nouve

lle

chaudiè

re

non à

co

ndensa

tion

T° fumées ~ 180 ~ 120 °C

Taux CO2 mazout 12,5 .. 13 12,5 .. 13 %

Taux CO2 gaz 10 .. 11 10 .. 11 %

Taux CO 0 0 ppm

Excès d'air ~ 20 ~ 20 %

Tirage ~ 10 .. 15 ~ 10 .. 15 Pa

Rendement ~ 90 .. 92 ~ 94 .. 95 %

Production

10

Zoom sur le cadre relatif aux mesures du rendement

Production

60

Danfoss/S

74

4,5

60

3,0

14 14

74

16 16

0 0

92,6

Danfoss/S

25,2

185,4 143,1

16 10

12,5 12,6

3,9 3,8

160,2

94,5

117,9

25,2

11

Calcul de l’excès d’air

= [CO2 max] / [CO2]

CO2 max gaz = 11,8 % CO2 max fuel = 15,4 %

Zoom sur le cadre relatif aux mesures du rendement

Production

60

Danfoss/S

74

4,5

60

3,0

14 14

74

16 16

0 0

92,6

Danfoss/S

25,2

185,4 143,1

16 10

12,5 12,6

3,9 3,8

160,2

94,5

117,9

25,2 = 15,4 / 12,6 = 1,22

soit 22 %

12

Principales causes d’un mauvais rendement

Production

Analyse des données de l’attestation d’entretien

Rendement de combustion =

100 – f x (Tfumée – Tambiante) / %CO2

Il y a problème si :

• % CO2 < 12 .. 13 en fuel, 9 .. 10 % en gaz

– Entrées d’air parasites ?

– Mauvais réglage ? Excès d’air trop important ?

• température de fumée > 200°C

– Encrassement (Bacharach >1, CO > 75 ppm) ?

– Propreté de la chaufferie ?

– Ventilation de la chaufferie ? (1 .. 1,5 dm² / 17,5 kW)

– Mauvais tirage (>20 Pa; <10 Pa) ?

– Régulateur de tirage ?

13

Analyse des données de l’attestation d’entretien

Si le rendement est peu performant, dans certains cas, un meilleur

réglage semble être possible

Interroger le chauffagiste sur la faisabilité d’affiner le réglage

Enjeu énergétique = ???

1 % de rendement de combustion en plus = environ 1 % de consommation

en moins

Si on ne peut améliorer le rendement au-delà de 88~90 % (limite

acceptable), il faut envisager le remplacement du brûleur ou de l’ensemble

chaudière-brûleur

Production

14

Vérifier l’adéquation puissance brûleur - chaudière

C’est peu fréquent mais il peut arriver de constater que le brûleur

délivre une puissance supérieure à ce que la chaudière peut absorber

On dégrade le rendement avec des températures de fumées plus

élevées

Enjeu énergétique

15°C de température de fumées en plus = environ 1 % de

rendement de combustion en moins

Production

15

Zoom sur le cadre relatif aux mesures du rendement

Production

60

Danfoss/S

74

4,5

60

3,0

14 14

74

16 16

0 0

92,6

Danfoss/S

25,2

185,4 143,1

16 10

12,5 12,6

3,9 3,8

160,2

94,5

117,9

25,2

Cela fait combien en kW ?

(4,5 + 3) [USG/h] x 3,78 [litre/USG] x

√ (14/7) x 10 [kWh/litre] = 401 [kW]

2

350.000

1997

Ygnis

Chaudière 1

WA Cela fait combien en kW ?

350.000 [kcal/h] x 4,18 [joule/cal ou

W.s/cal] / 3.600 [s/h] = 406 [kW]

16

Vérifier la fermeture du clapet d’air du brûleur lorsqu’à l’arrêt

Aujourd’hui pratiquement tous les brûleurs rencontrés sur le terrain

disposent d’un volet d’admission d’air motorisé (datant après 1985)

Dans certains cas, on constate qu’il ne se referme pas à l’arrêt

(souvent la raison d’un mauvais câblage électrique ou parfois d’un

problème mécanique)

Un courant d’air permanent refroidit la chaudière lorsqu’à l’arrêt

Enjeu énergétique

0,5 à 1 % de la puissance nominale de la chaudière

Production

17

Vérifier le surdimensionnement de la chaudière

Les chaudières sont généralement surdimensionnées

Comment vérifier ?

Etablir le rapport consommation / puissance installée

Soit des kWh / kW = heures de fonctionnement à P nominale

On devrait être alentour de 1.250 .. 1.500 heures

Vérifier si il est possible d’envisager une réduction de la puissance

du brûleur

Production

18

Vérifier le degré d’isolation des chaudières

La jaquette peut parfois avoir été démontée et non remise en état ou bien

l’isolation n’est plus présente sous la jaquette

Réisoler correctement la chaudière

Production

19

Vérifier la présence d’un régulateur de tirage

Il permet de maintenir une dépression constante au droit de la chaudière

Souvent bloqué, cassé ou non réglé

Production

20

Vérifier la bonne ventilation de la chaufferie

Les chaufferies doivent être correctement ventilées

Il faut 10 .. 12 m³ d’air pour brûler 1 l de mazout ou 1 m³ de gaz

Une norme régit les ouvertures de ventilation à prévoir : NBN B61-001

1 dm² par 17,5 kW

Production

21

Vérifier la bonne propreté de la chaufferie

Une chaufferie sale est bien souvent responsable d’un encrassement plus

rapide de la chaudière et du brûleur

Assurer un nettoyage annuel de la chaufferie

Production

22

Type de chaudière ?

Chaudière gaz à condensation

• Condense-t-on ?

• Hydraulique adaptée ?

• Régulation adaptée ?

• Rendement ~ 95 .. 108 %

Production

A éviter

pour

une

chaudiè

re à

conden

sation

23

Y a-t-il condensation ?

Premier indice : des condensats s’écoulent-ils à l’égout ?

Une chaudière à condensation de 15 kW

produit +/- 0,85 litres de condensats par heure

!!! soit l’équivalent de 3 chopes de bière par

heure …

Production

24

Y a-t-il condensation ?

Deuxième indice : l’hydraulique semble-t-elle adaptée ?

Vérifier si l’hydraulique est adaptée pour favoriser les retours froids

Production

Cumul imaginaire des recyclages d'eau chaude possibles vers la chaudière

Les Situations à éviter

25

● Cheminée

► résistante à la corrosion

► étanche à l’eau

Tubage de la cheminée obligatoire (inox ou PPS)

NOTE : le tubage est souvent nécessaire pour une chaudière basse T°

également !

● Évacuation des condensats

► à l’égout

► en matière plastique car pH acide

(neutralisation préalable si chaudière mazout)

Production – Impératifs liés à la condensation

26

Comment chiffrer les améliorations opérées au niveau de la

production ?

Pour chiffrer l’impact :

de l’amélioration du rendement de combustion via meilleur réglage brûleur

de la suppression des pertes par balayage via clapet d’air du brûleur

du placement d’un nouveau brûleur

…

Utilisation de l’outil d’évaluation du rendement saisonnier de

production d’Energie+

http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=17903

Une démo sur site est prévue lors de l’atelier audit chauffage

Production

27

Production

Rénover toute la production ?

Pour évaluer le potentiel d’économie d’énergie suite à une rénovation

complète, on estimera le rendement saisonnier de production avant et après

rénovation

La formule suivante permettra de chiffrer ce potentiel :

Economie (kWh pci) = Conso actuelle (kWh pci) x [1 – (η avant / η après)]

On peut prendre les hypothèses suivantes dans le cadre d’une rénovation :

gaz ou mazout non à condensation

mazout à condensation

gaz à condensation 101 .. 103 %

Type installationh saisonnier de production

sur PCI

92 .. 94 %

97 .. 99 %

28

Au niveau de la distribution ?

Vérifier si les conduites sont correctement isolées

Vérifier si les vannes sont isolées

Vérifier le surdimensionnement des circulateurs

Vérifier si les circulateurs sont à l’arrêt en été

Placer des circulateurs à vitesse variable lorsque remplacement

Distribution

Check-list

29

● 1 m de tuyau en acier non isolé de 1 pouce (DN25) avec de l ’eau à 70 °C =

60 W de perte

● Isoler une conduite diminue les pertes de 90% et est rentabilisé en :

0,5 (« fait maison ») .. 1,5 (entreprise) ans

Isoler les conduites

Distribution

30

60°C

80°C

50°C

40°C

... par -10°C ext...

... par +5°C ext...

Indice :

Réduire la vitesse des circulateurs

Distribution

31

● Réduire d ’un cran la vitesse des

circulateurs permet de gagner …20% …

de leur consommation électrique

● Indice : la différence entre la température

de départ et de retour

► Pour une température extérieure de

1°C, Tdépart –Tretour devrait être

de l’ordre de 13 .. 14°C

► Si elle est de 6 .. 7°C, le débit est

vraisemblablement 2 x trop élevé.

Réduire la vitesse des circulateurs

Distribution

32

En été ? Manuellement ? Via la

régulation ? Quel enjeu énergétique ?

• Une chaufferie de 50 kW

• Puissance du circulateur : 0,2 kW

• Eté : 2 960 h/an

• Gain :

0,2 [kW] x 2.960 [h] = 592 [kWh]

x 0,20 [€/kWh] = 118 [€]

Quand Text > 15 °C ?

• 400 h de coupure supplémentaire

• Gain :

0,2 [kW] x 400 [h] = 80 [kWh]

x 0,20 [€/kWh] = 16 [€]

Mettre les circulateurs à l’arrêt en été

Distribution

33

Au niveau de la régulation ?

Comprendre la régulation

de la chaudière (type de régulation, régime température)

locale (vanne thermostatique)

Contrôler son bon fonctionnement

au niveau des horaires (intermittence)

au niveau des courbes de chauffe (intensité)

Corriger les défauts, affiner certains réglages et réguler ce qui ne l’est pas

Régulation

34

Les principales raisons d’une régulation peu performante

Régulation

• Paramétrage non adapté équipement fonctionne mal

• Paramétrage excessif (horaire, température) pour éviter

les plaintes

Intermittence non optimisée

Surchauffe des locaux

• Régulation défaillante (régulateur HS)

• Pas de suivi de la régulation, pas de pilote à bord

Déréglage

Pas adaptation en fonction de l’occupation

• Méconnaissance du fonctionnement de la régulation

35

Systèmes de régulation

● Chaudière maintenue sur aquastat, thermostat

d’ambiance agissant sur le circulateur

● Avantages :

► gestion de la température ambiante dans le local témoin, coupure

nocturne facile

► Economie de consommation du circulateur (environ 200 .. 300 kWh/an)

● Inconvénients :

► pertes à l’arrêt de la chaudière (faire varier l’aquastat manuellement,

attention si pas chaudière à basse température)

► Choc thermique dans la chaudière (enclenchement sans débit)

► Régulation par train d’eau chaude

36

Systèmes de régulation ● Thermostat d’ambiance agissant sur le brûleur, circulateur en

fonctionnement permanent, aquastat = aquastat de sécurité

● Avantages :

► gestion de la température ambiante dans le local témoin, coupure

nocturne facile

► Fonctionnement en température variable de la chaudière (fonction de son

inertie)

► Relance à pleine puissance

● Inconvénients :

► consommation du circulateur

► Condensation dans les chaudières non basse température

37

Systèmes de régulation

● Thermostat d’ambiance agissant sur le brûleur et le circulateur (avec

temporisation), aquastat = aquastat de sécurité

● Avantages :

► gestion de la température ambiante dans le local témoin, coupure nocturne facile

► Fonctionnement en température variable de la chaudière (fonction de son inertie)

► Relance à pleine puissance

► Consommation réduite du circulateur

● Inconvénients :

► Condensation dans les chaudières non basse température

38

Systèmes de régulation

● Température de chaudière commandée par régulateur climatique et

sonde extérieure

● Avantages :

► Fonctionnement en température variable de la chaudière (fonction de son inertie)

► Solution en absence de local témoin

● Inconvénients :

► choix de l’emplacement de la sonde extérieure (maison peu inerte, séjour au sud,

…)

► Difficulté du réglage

► Type d’intermittence

► Peu adaptée aux bâtiments fort isolés

39

Réglage du régulateur climatique

● Pas par le chauffagiste

● Pas au hasard en fonction des plaintes

Par une personne vivant dans le bâtiment

et tenant un historique des réglages

40

L’absence de ralenti

nocturne =

10 .. 25 % de

surconsommation

Potentiel d’économie via une intermittence efficace ?

Régulation

41

Vannes thermostatiques ?

● Où est-il surtout important de placer des VT ?

► Ne pas en mettre où il y a le thermostat d’ambiance

● Pourquoi ne pas réguler qu’avec des vannes thermostatiques ?

► Fonctionnent mal si la température de l’eau est trop élevée (pompage, sifflement),

► Ne permettent pas d’intermittence centralisée et automatisée ;

► Ne limitent la chaleur que dans les locaux profitant d’apports gratuits plus importants ou demandant une température de consigne moindre ;

► Ne permettent pas de limiter les pertes des chaudières et des circuits de distribution.

42

● Mauvais réglage des courbes de

chauffe

● Mauvais emplacement des sondes

● Absence de vanne thermostatique dans

des locaux à fort apport de chaleur

● Apport de chaleur non contrôlé

Problèmes de surchauffe

Régulation

1 °C de trop = 7 .. 8 % de surconsommation

43

Au niveau de l’émission ?

Isoler les allèges

Eviter d’entraver l’émission des radiateurs

Emission

44

● Les déperditions au travers d’un mur situé derrière un radiateur sont doublées !

● Placer un isolant de 0,5 cm recouvert d’aluminium sur un mur non isolé au dos d’un radiateur permet de gagner :

10 .. 15 litres fuel/m².an

● Et est remboursé en 1 .. 2 ans

Isoler les allèges

Emission

45

Eviter d’entraver l’émission des radiateurs

Emission

D’abord réduire les débits

• On peut réduire les débits par un réducteur de

pression (général ou localisé au point de puisage)

Exemple : les pommes de douche économiques

permettent de passer de 30 à 8 litres/min.

• Rentabilité ?

– Un mousseur revient environ à 8 €.

– Le prix de revient du chauffage du m³ d’eau chaude à

40°C varie entre 4 € (chauffage fuel ou gaz,

rendement compris, ou chauffage électrique de nuit

au tarif Haute Tension) et 8 € (chauffage électrique

de jour ).

A additionner aux 3 €/m³ de l’eau froide.

Réducteur de

pression

Mousseur

1° Par la pression

ECS AMELIORER : QUELQUES REFLEXES A ACQUERIR !

46

ECS

• Robinet avec boutons poussoirs temporisés

• Robinet avec œil électronique

d’enclenchement

• Robinets avec butées « économiques ».

• Robinets ergonomiques

Robinet à butée

0 .. 6 .. 12 litres/min.

Robinet électronique

2° Par la durée d’utilisation

Robinets ergonomiques

ECS AMELIORER : QUELQUES REFLEXES A ACQUERIR !

47

ECS

Ensuite réguler la température

Mélangeurs ou mitigeurs ?

• Les mitigeurs régularisent automatiquement

la température.

• Nécessaire ?

• Si l'eau doit être fournie à température

"mitigée" (douche), le gain est très variable,

mais le mitigeur est toujours rentable.

Surtout s’il y a une bonne information des

utilisateurs.

• Il est fondamental dans les mesures anti-

légionelle (prendre un mitigeur de qualité pour éviter des

blocages liés au calcaire…)

Mitigeur avec limiteurs de

température et de débit

Mélangeur excentré pour

favoriser l’usage de l’eau froide

ECS AMELIORER : QUELQUES REFLEXES A ACQUERIR !

48

ECS

Isoler les ballons et les tuyaux de la boucle sanitaire

● Les déperditions sont très élevées puisque maintien permanent en T°, jour + nuit, été + hiver.

● La boucle de circulation est toujours maintenue entre 60 (départ) et 55°(retour)

● L’isolation d’un ballon devrait être de minimum 10 cm (éco-design BXLS)

● La rentabilité est fonction de la situation initiale voir logiciel

ECS AMELIORER : QUELQUES REFLEXES A ACQUERIR !

49

ECS

Décentraliser l’eau chaude sanitaire si l’usage du bâtiment le permet

comme les logements individuels de petite et moyenne taille …

ECS AMELIORER : LES GRANDES MANOEUVRES !

50

ECS

Si gaz…

Produire l’eau chaude sanitaire localement… au moment de la demande !

Si fuel …

ECS AMELIORER : LES GRANDES MANOEUVRES !

MAIS cela demande de gros investissement et beaucoup de tracas dans

les bâtiments existants ! 51

ECS

52

Références Guide Bâtiment Durable et autres sources :

● Guide Bâtiment Durable: http://www.bruxellesenvironnement.be/guidebatimentdurable

Fiches G_ENE10 - Garantir l'efficience des installations de

chauffage, d'eau chaude sanitaire et de refroidissement

53

● Site Energie+ : www.energieplus-lesite.be

► Outils de calcul chauffage : http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=16807#c20934688

► Evaluer le chauffage : http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=9788

● Site Bruxelles-Environnement : www.bruxellesenvironnement.be

● Site CSTC : http://www.cstc.be/

Outils, sites Internet, etc… intéressants : (y compris source et crédits photographiques)

54

Ce qu’il faut retenir de l’exposé

● 4 check-lists chauffage :

► Au niveau de la production slide 4

► Au niveau de la distribution slide 28

► Au niveau de l’émission slide 43

► Au niveau de la régulation slide 34

● ECS :

► Réduire les débits / réguler le température

► Isoler ballons et tuyaux

► Décentraliser la production

55

Ce qu’il faut retenir de l’exposé

● La plus part des vérifications peuvent être réalisées

par une personne à l’aise avec les principes évoqués

ici ;

● L’essentiel des vérifications peut se faire sans

appareillage spécifique ;

● Le chauffagiste/la société de maintenance reste

votre interlocuteur privilégié pour comprendre

l’installation et évaluer la faisabilité des

améliorations ;

● Il est préférable de passer par un professionnel

compétent pour valider la mise en œuvre des

améliorations.

56

Contact

Gauthier KEUTGEN

Responsable d’Equipe

Énergie – bâtiment et industrie durables EXPERTISE ET FORMATION

ICEDD

: 081/250.480

E-mail : gk@icedd.be