Nous suivre Les Cahiers Techniques du bâtiment

Quand haut rendement rime avec fiabilité et confort d’utilisation

Sujets relatifs :

Quand haut rendement rime avec fiabilité et confort d’utilisation

Stockage facilitéLes granulés occupent un volume moindre que les autres combustibles bois et peuvent être stockés dans un silo souple en textile. (Doc. Fröling.)

© (Docs. Fröling, Silene, Viessmann.)

À l’issue de trente années de développement technologique, les performances des chaudières bois et biomasse peuvent aujourd’hui rivaliser avec les équipements au gaz et au fioul, tant en termes de rendement énergétique, de sécurité que de régulation. Le faible coût du bois énergie compense, de plus, un investissement de départ plus élevé que les matériels traditionnels.

Sous l’impulsion des politiques énergétiques européennes et nationales en faveur du bois énergie et du travail de recherche et développement effectué par les constructeurs, soucieux de hisser leurs produits aux meilleurs rangs, le marché des chaudières bois et biomasse connaît aujourd’hui un fort développement.

De nombreux secteurs sont concernés, à commencer par le résidentiel, où les gammes de puissance sont comprises entre 10 et 60 kW, l’habitat collectif, et notamment le logement social, les établissements d’enseignement, de soin, les maisons de retraite, les collectivités locales, les entreprises... avec des installations unitaires d’une puissance de 80 à 200 kW, voire plus de 400 kW dans le cas de réseaux de chaleur. Les appareils, qui se distinguent des poêles, inserts et autres appareils de chauffage indépendants, assurent la production de chaleur via un réseau de distribution hydraulique, et le plus souvent, la préparation de l’ECS. Ils se partagent en deux grandes familles : • les chaudières à bûches, • et les chaudières à granulés industriels, bois déchiqueté et autres combustibles issus de la biomasse.

Optimisation de la combustion

En tête des ventes d’équipements, les chaudières à bûches sont des appareils à chargement manuel qui couvrent des puissances de 10 à 60 kW. Orientées vers les particuliers qui recherchent le contact chaleureux du bois, elles sont typiquement utilisées dans le cadre de projets de maisons individuelles, de chalets, ou encore de gîtes de montagne... Ce sont des appareils d’une grande fiabilité, qui affichent des rendements élevés pouvant atteindre 85, voire 92 % pour les plus performants. Et dont les émissions de polluants (CO, COV et poussières) ont été réduites, ce qui permet à la majorité des chaudières à bûches de respecter les prescriptions de la norme NF-EN 303.5 en vigueur depuis le 20 août 2004.
Les appareils ont fait l’objet d’importantes avancées portant, notamment, sur l’optimisation des qualités de la combustion et de l’échange de chaleur. Sur les modèles de dernière génération, la combustion montante ou horizontale a ainsi été remplacée par une combustion inversée à tirage naturel ou à tirage forcé pour les plus performantes, les puissances étant alors modulables et l’extraction des fumées réalisée au moyen d’un ventilateur à vitesse variable. Un plus grand confort d’utilisation a également été mis en avant, ce qui a conduit les constructeurs à simplifier les opérations de nettoyage, à développer les systèmes de régulation, afin de piloter plusieurs circuits de chauffage et, pour certains, à proposer un allumage automatique en option... Les fabricants ont, par ailleurs, cherché à optimiser la forme et la capacité des foyers de combustion, afin de diminuer la fréquence de chargement de leurs appareils à une fois tous les un à trois jours. Comprise entre six et douze heures selon les modèles, l’autonomie des chaudières à bûches demeure leur point faible, au même titre que le volume de stockage requis par le bois bûche.

Automatisation du chargement

Le marché des chaudières bois à bûches est aujourd’hui occupé par un grand nombre de fabricants européens, signataires pour la plupart de la charte Flamme verte : Atlantic, Buderus, De Dietrich, Deville Thermique, Fröling, Herz, HS France, Morvan, Ökofen, Silene, Solarfocus, Unical France, Viessmann, Zaegel’Held... Créée en 2000, celle-ci se traduit par un label de qualité qui permet de garantir le respect de performances minimales des appareils domestiques, entre autres un rendement supérieur ou égal à 80 % et un taux de CO inférieur à 0,3 %. Les appareils labellisés sont éligibles au crédit d’impôt développement durable.
La seconde grande famille de chaudières bois regroupe tous les appareils à chargement automatique utilisant un combustible de qualité stable (taux d’humidité jusqu’à 40 %) et calibré industriellement. Ces différents équipements doivent être équipés d’un silo de stockage, enterré ou aérien, et d’un système d’extraction du combustible vers le foyer de la chaudière. Ce sont principalement des chaudières à granulés de bois, à bois déchiqueté et, dans une moindre mesure, des chaudières multicombustible autorisant, outre les deux combustibles précédents, des copeaux, sciures, écorces, miscanthus, déchets de céréales...
• Les chaudières à granulés de bois, jusqu’alors destinées à l’habitat individuel, font leur apparition dans le petit collectif et le tertiaire. Elles sont particulièrement adaptées aux petites installations jusqu’à 100 kW, ou aux projets soumis à des contraintes de place et d’approvisionnement. Fabriqués à partir de sciures compactées, les granulés occupent un volume moindre que les autres combustibles bois, ils peuvent être soufflés et aspirés sur 20 à 25 m, ce qui permet de les stocker à distance de la chaudière. Ils peuvent, en outre, être stockés dans un silo souple en textile. En revanche, ils sont plus onéreux que les autres combustibles bois.
• Les chaudières à bois déchiqueté et multicombustible, dont la gamme standard va de 25 à 200 kW, sont préconisées sur les projets à forte consommation énergétique (ex. : école, cantine, gymnase, maison de retraite, réseau de chaleur...) ou en milieu rural, pour une clientèle liée à la filière du bois (agriculteurs, exploitants forestiers...). L’alimentation de la chaudière nécessite la mise en place d’une extraction par dessileur couplé à une vis sans fin : il s’agit d’un système de bras rotatif qui tourne très lentement et de manière permanente pour alimenter la vis. Plus onéreuses à l’achat que les appareils à granulés, compte tenu des travaux de génie civil qu’elles impliquent - le réservoir de stockage est le plus souvent enterré - les chaudières à bois déchiqueté autorisent cependant un retour sur investissement plus rapide, en raison du faible prix du bois déchiqueté. À noter que le bois déchiqueté demeure la moins chère de toutes les énergies avec un prix qui se situe aux alentours de 3,8 centimes d’euro le kW, contre 4,5 centimes pour le granulé de bois et 9 centimes pour le fioul.

Rendements supérieurs à 90 %

Dans la gamme des petites et moyennes puissances, sur un marché dominé par des constructeurs autrichiens et allemands comme Fröling, Hargassner, Herz, KWB, Lindner & Sommerauer ou Ökofen, et où sont également présents quelques petites sociétés comme le français Silene, la plupart des produits sont arrivés à maturité et présentent des performances relativement équivalentes. Un grand bond technologique a été réalisé il y a quelques années déjà avec l’introduction de la sonde lambda dans la plupart des foyers réfractaires. Issue du secteur de l’automobile, celle-ci permet de mesurer l’oxygène résiduel dans les fumées et de réguler les paramètres de la combustion, c’est-à-dire le rapport air-combustible. La quantité de combustible entrant dans le foyer est ainsi dosée en fonction de sa qualité pour une combustion optimale. Des améliorations ont, par ailleurs, été apportées sur le corps de chauffe des appareils, dont les matériaux favorisent le maintien de la chambre à haute température ; sur la récupération de chaleur moyennant une surface d’échange plus grande, ou encore sur le dépoussiérage des fumées au travers des turbulateurs, sorte de serpentins générant des effets d’accélération et de ralentissement.
Les chaudières automatiques de nouvelle génération sont des appareils très peu polluants, bien souvent en deçà des exigences les plus strictes de la norme NF-EN 303.5 (classe 3), capables de moduler leur puissance de 25 à 100 %, tout en maintenant un rendement compris entre 90 et 95 %. Certains fabricants proposent des chaudières à condensation dont les rendements peuvent atteindre 105 %, mais qui ont comme contrepartie une nette augmentation des consommations en eau pour le nettoyage quotidien du système.
Le dénominateur commun des différents appareils est l’automatisation. Automatisation qui concerne à la fois le chargement, l’allumage, la gestion de la combustion, la régulation, le nettoyage et le décendrage. Les fonctions sont comparables à celles d’un appareil au gaz ou au fioul, à une contrainte près qui consiste pour l’utilisateur à vider régulièrement le tiroir à cendres. Dans les gammes de puissance moyenne, de plus en plus de constructeurs proposent un décendrage automatique vers un cendrier déporté de grande contenance permettant ainsi une plus grande autonomie. Toutefois, parce que plusieurs moteurs sont nécessaires à l’actionnement d’une chaudière bois automatique (ventilateurs d’air, système d’extraction du bois, nettoyage et décendrage), d’importants efforts sont actuellement menés pour améliorer le bilan énergétique des installations et développer des moteurs moins gourmands en électricité. Plusieurs fabricants valorisent les braises et l’inertie du foyer, afin de limiter le recours à l’allumage électrique à moins d’une trentaine d’heures par an, quand il est proche de 100 heures par an pour un système tout électrique.
Une tendance forte concerne, en outre, le développement d’outils informatiques destinés à piloter un plus grand nombre de circuits de chauffage, en même temps que la préparation d’ECS, un apport d’autres sources d’énergies (ex: solaire), ou une installation de chaudières en cascade. En avance sur le sujet, les industriels Hargassner et Fröling commercialisent une gestion technique pouvant réguler respectivement jusqu’à 34 ou 18 circuits. Pour l’heure, seuls quelques fabricants offrent la possibilité de gérer la chaudière à distance, mais nombreux sont ceux qui y travaillent.
Un dernier point à prendre en compte avant de bien choisir sa chaudière concerne la qualité de service du fabricant, la pertinence de son conseil technique et bien sûr l’étendue de sa garantie, qui varie de cinq à huit ans selon les constructeurs.

Tableau des fabricants

N°322

vous lisez un article des Cahiers Techniques du Bâtiment N°322

Découvrir les articles de ce numéro Consultez les archives 2013 des Cahiers Techniques du Bâtiment

Nous vous recommandons

Enquête- Sols sportifs

Enquête

Enquête- Sols sportifs

Les installations sportives indoor appellent la polyvalence afin de permettre l'exercice de plusieurs activités, sportives ou non. Les sols doivent ainsi pouvoir s'adapter à de nombreuses sollicitations.

03/05/2018 | Produit
Répondre aux besoins des salles multisports

Enquête

Répondre aux besoins des salles multisports

Enquête - Ouvrants de toit

Enquête

Enquête - Ouvrants de toit

Enquête - Éclairage des musées

Enquête

Enquête - Éclairage des musées

Plus d'articles