110509 ibam chauffage
-
Upload
maithassou -
Category
Education
-
view
761 -
download
1
description
Transcript of 110509 ibam chauffage
1
Audit énergétiqueJour 1 : Systèmes énergétiques
27 novembre 2013
Mohamed Ait HassouAdministrateur
Méthodologie de l’audit énergétique
Stratégie Enveloppe Systèmes
Projet
3 postes d’analyse
CATEGORIE THEMES ASPECT SYSTÈME
Systèmes
1 Installation de chaleur
1.1 Utilisation d'énergie fossile / nucléaire production, distribution, émission et régulation
1.2 Utilisation de la biomasse bûche de bois, copeaux, pellets
1.3 Utilisation de la chaleur solaire collecteur solaire thermique, sous plaque, sous vide
1.4 Utilisation de la chaleur ambiante (via pompe à chaleur)
air extérieur, chaleur perdue, pompe à chaleur sol, eau, air
1.5 Stockage de chaleur, distribution et utilisation
absorption, chaleur latente, serpentin de chauffage, convecteurs,
2 Installation de froid et
dissipation de chaleur
2.1 Dissipateur de chaleur naturellefraicheur du sol, refroidissement adiabatique, night chilling
2.2 Système de refroidissement électriqueunité de réfrigération par compresseur, pompe à chaleur réversible
2.3 Système de refroidissement thermique unité d'absorption et adsorption, refroidissement solaire
2.4 Stockage, distribution et évacuation de froid
stockage d'eau et de glace, ailette de refroidissement, activation de composants du bâtiment
3 Ventilation mécanique
3.1 Besoins et confortbatteries de chauffage et de froid, humidification, déshumidification, gaines d'air
3.2 Conduite et management de la ventilation
conduite de ventilation, déplacement de bouche d'air, extracteur, déflecteur venturi, cheminées solaire, ventilateur
3.3 Récupération de chaleur, de froid et d'humidité
échangeur thermique à courant croisés/inversés ou rotationnel
4 Eclairage artificiel
4.1 Technologies d'éclairage équipements, luminaires
4.2 Concept d'éclairageéclairage directe/indirect, éclairage de travail (luminance, contraste, visibilité), caractéristiques des surfaces
4.3 Automatisation de l'éclairagedétection de présence, dimming, contrôle en fonction de la journée
Méthodologie de l’audit énergétique
CATEGORIE THEMES ASPECT SYSTÈME
Systèmes
5 Production et efficacité électrique
5.1 Photovoltaïque types de modules, intégration, multiples fonctions
5.2 Production combiné électricité/chaleurgénérateur, moteur, moteur stirling, turbine, pile à combustible, cogénération
5.3 Stockage d'électricité batteries, cycle de vie de l'hydrogène
6 Autres systèmes
6.1 Systèmes propres à la fonction du bâtiment gestion des déplacements, air comprimé, autres (bureautique)
6.2 Systèmes non propres à la fonction du bâtiment
confort, loisirs
6.3 Autres optionnels
Méthodologie de l’audit énergétique
Jour 2 : Systèmes énergétiques : Production et maintien de chaleurRappel poste de l’audit énergétiqueInstallation de chauffage
Les pertes Le rendement de l’installation de chauffage La combustion
- Le cadre législatif- Le rendement saisonnier- Les différents types de chaudière - Le dimensionnement des chaudières
La distributionL’émission La régulation
Importance de la ventilation
Agenda
2. Les pertes?
Pertes par rayonnement(0,6 à 10%)
Pertes par la cheminée(15 à 5%)Pertes par
balayage(0,1 à 10 %)
77
Pertes par manque d’isolation dans des locaux non chauffés
2. Les pertes?
88
Pertes par vitrages, allèges, …
2. Les pertes?
99
De la chaleur est fournie à des moments pas toujours nécessaires
2. Les pertes?
10
3. Le rendement de l’installation
ηglobal = ηproduction × ηdistribution × ηémission × ηrégulation
ηglobal = 100% - % pertes de production - % pertes de distribution - % pertes d’émission - % pertes
de distribution
Jour 2 : Systèmes énergétiques : Production et maintien de chaleurRappel poste de l’audit énergétiqueInstallation de chauffage
Les pertes Le rendement de l’installation de chauffage La combustion
- Le cadre législatif- Le rendement saisonnier- Les différents types de chaudière - Le dimensionnement des chaudières
La distributionL’émission La régulation
Importance de la ventilation
Agenda
12
Quand le brûleur est en fonctionnement...
Quand le brûleur est à l ’arrêt...
combustionIsolation balayage
La production de chaleur
13
MAIS:• Combustion = jamais parfaite • But des fabricants de matériels = augmenter les
rendements tout en limitant autant que possible les imbrûlés et rejets toxiques dans l’environnement
13
La combustionCombustible Air Eau => Lv
A votre avis, pour 1 L de mazout/gaz, combien faut-il d’air ? (En théorie, en pratique) (en m³, en L)
Et NOx, CO, SOx
15
• Les différents paramètresTempérature des
fumées La température nette des gaz de combustion = différence entre la température des gaz de combustion et celle de l’air comburant.Température de la
pièce
Excès d’airAfin de permettre une combustion complète, il faut un apport d’air plus important que la quantité d’air requise en théorie. Idéalement, un excès d’air de 20% doit être fourni, c’est-à-dire un λ égal à 1,2.
Teneur en CO Le monoxyde de carbone est le produit d’une combustion incomplète (production d’imbrulés)
Pourcentage de CO2
Théoriquement max 15% pour le mazout / max 11% pour le gaz.Pratique 12..13,5 % pour le mazout / 8,5…10% pour le gaz Le taux de CO2 influence le rendement de l’installation.
Pourcentage d’O2Le pourcentage d’O2 est directement lié à l’excès d’air car il représente la part de la combustion qui n’a pas été réalisée.
Indice de Bacharach
L’indice de Bacharach est l’image de la production de suie du brûleur. Une amélioration (meilleur réglage) est conseillée au-delà de 1.
La combustion
16
La combustion
Manque d’air => + d’imbrûlés => ↗ CO
Surplus d’air => ↘ CO2 par dilution
0 imbrûlés !
Car combustion incomplètes => pertes d’énergie
17
Le rendement de combustion ηcomb = 100 - f x (Tfumées - Tamb) /
/%CO2
f dépend du combustible et du %CO2
Avec une chaudière HR actuelle: 92 ... 93 ... 94%
Limite inférieure acceptable: … 89 % ...
1 % de moins = + 1% de surconsommationSi Tfumées ↘, ŋ ↗
Si %CO2 ↗, ŋ ↗
La combustion
18
Cheminée type C (Air comburant extérieur : T = ???? °C)
Cheminée type B (Air comburant chaufferie = ±20°C)
Meilleur rendement ?
La combustion
Température de l’air comburant
19
20
123
4 5
6
7
Détail brûleur - Gicleur
Choix
Mesures
21
• Mazout : contrôle tous les ans • Gaz : contrôle tous les 3 ans
Wallonie Flandre Bruxelles
Avant A.R 6/1/1978 A.R 6/1/1978 A.R 6/1/1978
Aujourd’hui AGW 29/5/09 BVR 27/4/2007 10/06/2010
Le cadre législatif
22
• Bruxelles-Capitale : 10 juin 2010, Chauffage PEBPuissance nominale > 20 kW, combustible liquide
- réception des systèmes de chauffage- contrôle périodique des chaudières - diagnostic chaudière >15ans.
22
Le contrôle périodique comprend :• le nettoyage de la chaudière, • le nettoyage du système d’évacuation des gaz de combustion,• le réglage du brûleur de la chaudière,• la vérification de certaines exigences.
Le cadre législatif
23
• Bruxelles-Capitale : 10 juin 2010 Chauffage PEB
23
Ex : Pour toute chaudière utilisant un combustible liquide mazout
Date de construction de la chaudière
Indice de
fumée
Min CO2
(%)CO max
(mg/kWh)Max O2 (%) η min*
(%)
A partir du 01/01/1998 ≤ 1 12 155 4,4 90
Du 01/01/1988 au 31/12/1997 inclus
≤ 1 11 155 néant 88
Jusqu’au 31/12/1987 ou inconnue
≤ 2 10 155 néant 85
* η min = le rendement de combustion sur PCI. Cette exigence n’est pas d’application pour les chaudières à condensation
Le cadre législatif
24
• Wallonie : AGW 29 mai 2009– Contrôle obligatoire // Entretien pas obligatoire
Le cadre législatif
25
• Le rendement saisonnier = (Consommation annuelle – Pertes combustion – Pertes à
l’arrêt ) / Consommation annuelle
ηsais= ηutile / (1+qE*(nT/nB-1))
Avec :ηutile = rendement utile (quand le brûleur fonctionne) = η combustion – pourcentage de réduction due aux
pertes vers l’ambiance durant le fonctionnement du brûleur
qE = coefficient d'entretien ou de pertes à l'arrêt nT = nombre total d’heures de la saison de chauffe [h] nB = nombre d’heures de fonctionnement du brûleur [h]
Le rendement saisonnier
26
1 – Chaudière au charbon converties au fuel 2 – Chaudière gaz atmosphérique 3 – Chaudière fuel ou gaz à brûleur pulsé
Pertes en fonctionnement
Le rendement saisonnier
Ordres de grandeur
Type d'installation
Rendements en % (hglobal = hproduction x hdistribution x hémission x hrégulation)
hproduction hdistribution hémission hrégulation hglobal
Ancienne chaudière surdimensionnée, longue boucle de distribution.
75 .. 80 % 80 .. 85 % 90 .. 95 % 85 .. 90 % 46 .. 58 %
Ancienne chaudière bien dimensionnée, courte boucle de distribution.
80 .. 85 % 90 .. 95 % 95 % 90 % 62 .. 69 %
Chaudière haut rendement, courte boucle de distribution, radiateurs isolés au dos, régulation par sonde extérieure, vannes thermostatiques,...
90 .. 93 % 95 % 95 .. 98 % 95 % 77 .. 82 %
27
La production de chaleur
28
• Les différents types de chaudières– Chaudière gaz atmosphérique – Chaudière gaz à prémélange avec ventilateur – Chaudière gaz/mazout à brûleur pulsé – Chaudière gaz/mazout à condensation
28
Les différents types de chaudières
29
Brûleur atmosphérique
Le gaz est prémélangé avec l'air Le mélange est soufflé au travers d’une surface d'accrochage (acier inoxydable, matière céramique, …)
Brûleur à prémélange
Pas de ventilateur Combustion à P armosphérique Réglage d’usine Beaucoup d’excès d’air Pertes à l’arrêt
Les différents types de chaudières
30
• Rendement de combustion – Quel rendement ?
• Température de rosée : – Mazout : 47°C // Gaz : 57°C
• Conditions : – Température de retour < Température de rosée– Surdimensionnement des radiateurs
1 L de mazout = ± 1 L d’eau
Chaudière à condensation
31
Chaudière à condensation
32
=> 2 méthodes pour l’estimer:
1. Sur base de la consommation actuelle du bâtiment:
Calcul du nombre d’heures de fonctionnement du brûleur
Exple 4 : consommation Bâtiment X = 90 MWhPuissance chaudière Bâtiment X = 150 kW
Nombre d’heure de fonctionnement du brûleur
Image du surdimensionnement = nombre d’heures de la saison de chauffe/nombre d’heure fonctionnement brûleur
Entre 1800 et 2000 heures
= 3
Dimensionnement des chaudières
33
=> 2 méthodes pour l’estimer:2. Le dimensionnement réel : basé sur le calcul des déperditions au
travers de l'enveloppe et celles provoquées par la ventilation
• Le niveau d'isolation thermique globale du bâtiment "le niveau K »
http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=10384
Dimensionnement des chaudières
34
• Mesures– Améliorer le rendement de combustion– Remplacement de la chaudière
Exple 3 : Chaudières ancienne vers chaudière à condensation ŋchaudière = 89 % …. 105 % (à condensation)
Consommation : 50 MWhPuissance initiale : 50 kW….. 30 kW Pertes… Investissement : 3.000 €TRI ?
Mesures URE
Jour 2 : Systèmes énergétiques : Production et maintien de chaleurRappel poste de l’audit énergétiqueInstallation de chauffage
Les pertes Le rendement de l’installation de chauffage La combustion
- Le cadre législatif- Le rendement saisonnier- Les différents types de chaudière - Le dimensionnement des chaudières
La distributionL’émission La régulation
Importance de la ventilation
Agenda
36
• Les différents accessoires
La distribution
37
La distribution
Vanne d’équilibrage : objectif : équilibrage des circuits
Þ Equilibrer les circuits pour avoir les débits nécessaires sur chaque circuit Þ Amélioration du confort car répartition uniformeÞ Eviter les surchauffes et zones froides. Þ Puissance suffisante dans les locaux : économie d’énergie
38
La distribution
39
La distribution
40
• Isolation des tuyaux et des vannes
Perte de chaleur d'un tuyau en acier non isolé en [W/m]DN [mm] 10 15 20 25 32 40 50 62 80 100Teau - Tair :
20°C 11 13 17 21 26 30 38 47 55 7140°C 22 29 36 45 57 65 81 101 118 15260°C 36 46 58 73 92 105 130 164 191 24680°C 52 67 84 105 132 151 188 236 276 355
Energie perdue si la circulation fonctionne uniquement pendant la saison de chauffe:
Perte de Chaleur[kW]* saison de chauffe [h/an] / ηsais
Isolation des circuits
41
• Mesure : Isolation des circuits
Isoler les circuits dans la chaufferieExercice: 4 mètres de circuits non isolés, épaisseur du tuyau DN 40T° eau 80°C et T° chaufferie 20°C / ηsais: 80% Quelle est la déperdition?
Mesure URE
Jour 2 : Systèmes énergétiques : Production et maintien de chaleurRappel poste de l’audit énergétiqueInstallation de chauffage
Les pertes Le rendement de l’installation de chauffage La combustion
- Le cadre législatif- Le rendement saisonnier- Les différents types de chaudière - Le dimensionnement des chaudières
La distributionL’émission La régulation
Importance de la ventilation
Agenda
43
• Système de chauffage direct
Emission
44
• Système de chauffage indirect
Emission
45
• Différents types d’émetteurs
45
Radiateurs
AérothermesVentilo-convecteurs
Emission
Jour 2 : Systèmes énergétiques : Production et maintien de chaleurRappel poste de l’audit énergétiqueInstallation de chauffage
Les pertes Le rendement de l’installation de chauffage La combustion
- Le cadre législatif- Le rendement saisonnier- Les différents types de chaudière - Le dimensionnement des chaudières
La distributionL’émission La régulation
Importance de la ventilation
Agenda
47
• 2 types de régulation :– Locale (vanne thermostatique, thermostat
sur appareil)– Centrale (thermostat d’ambiance
simple/évolué, vanne 3 voies)
La régulation
48
Source: http://www.plomberiechauffage.com
La régulation
Régulation sur base de la température de retour
PB en cas de fermeture global des vannes.
49
La régulation
50
Source: http://www.plomberiechauffage.com
La régulation centrale
51
• Intérêt => couplage à une motorisation électrique pilotée par un système de régulation.
Source: http://www.plomberiechauffage.com
La régulation centrale
Température de départ fixeTempérature au circuit variable
52
Régulation avec thermostat influençant le circulateur
La régulation centrale
Þ Gestion de la temp. dans le localÞ MAIS Temp. fixe chaudière
53
Régulation avec thermostat influençant l’aquastat
La régulation centrale
Þ Gestion de la temp. dans le local & temp. variable de la chaudière => réactivité Þ Modulation du brûleur en fonction des besoins
54
Régulation par calculateur influençant l’aquastat
Sonde extérieure Calculateur
Sonde sur le départ
Aquastat
La régulation centrale
13/04/202355
La courbe de chauffe, via un régulateur dit "climatique", établit une correspondance entre les besoins de chaleur et la température de l'eau de chauffage.
Le plus souvent, la grandeur la plus représentative des besoins est la température extérieure.
La régulation centrale climatique
56
• Où placer le thermostat ?
Pièce témoin
La régulation locale
57
Régulation locale
• Principe des vannes thermostatiques
58
• Comment placer une vanne thermostatique ?
La régulation locale
59
• Comment placer une vanne thermostatique ?
La régulation locale
60
• Comment placer une vanne thermostatique ?
A l’abri des courants d’air
La régulation locale
61
• Intermittence gérée grâce à 2 outils automatiques : horloge ou optimiseur
Un optimiseur permet de redémarrer « à la dernière minute » !
La régulation locale
13/04/20236262
Régulation climatique OK mais pas de ralenti nocturne
La régulation
13/04/20236363
Pas de régulation !
La régulation
13/04/20236464
mer
cred
i 0h
mer
cred
i 2h
mer
cred
i 5h
mer
cred
i 8h
mer
cred
i 10h
mer
cred
i 13h
mer
cred
i 16h
mer
cred
i 18h
mer
cred
i 21h
jeud
i 0h
jeud
i 2h
jeud
i 5h
jeud
i 8h
jeud
i 10h
jeud
i 13h
jeud
i 16h
jeud
i 18h
jeud
i 21h
vend
redi
0h
vend
redi
2h
vend
redi
5h
vend
redi
8h
vend
redi
10h
vend
redi
13h
vend
redi
16h
vend
redi
18h
vend
redi
21h
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Evolution de la température dans les classes
Classe 2
Classe 1
Chaufferie
tem
pé
ratu
re a
mb
ian
te °
C
Coupure à relance fixe
La régulation
Focus sur la régulation
65
66
Focus sur la régulation
67
Focus sur la régulation
Jour 2 : Systèmes énergétiques : Production et maintien de chaleurRappel poste de l’audit énergétiqueInstallation de chauffage
Les pertes Le rendement de l’installation de chauffage La combustion
- Le cadre législatif- Le rendement saisonnier- Les différents types de chaudière - Le dimensionnement des chaudières
La distributionL’émission La régulation
Importance de la ventilationNotion de confort
Agenda
Ventilation
• Objectif : Ventilation contrôlée Þ Fournir la quantité d'air frais nécessaire aux occupantsÞ Limiter les consommations énergétiques par des pertes d’air
frais.
Qualité de l’air
Catégorie de qualité d'air
Taux de CO2 maximum
Valeur par défaut
Excellente qualité < 400 [ppm] 350 [ppm]
Qualité moyenne 400 à 600 [ppm] 500 [ppm]
Qualité modérée 600 à 1 000 [ppm] 800 [ppm]
Faible qualité mais acceptable > 1 000[ppm] 1 200 [ppm]
Débit d’air exigés
Type de local Amenée d'air neuf Évacuation d'air vicié
Locaux de séjour 3,6 m³/h.m²]
(min : 75 [m³/h], peut être limité à : 150 [m³/h])
Chambres, locaux d'étude et de loisir
3,6 [m³/h.m²](min : 75 [m³/h], peut être limité à : 36 [m³/h.pers])
Cuisines fermées, salles de bains, buanderie
3,6 [m³/h.m²](min : 50 [m³/h], peut être
limité à : 75 [m³/h])
Cuisines ouvertes 3,6 [m³/h.m²](min : 75 [m³/h])
WC 25 [m³/h]
Logements
Principe de la ventilation mécanique
4 systèmes de ventilation
Récupération de chaleur
• Système D
Système de ventilation
Echangeur à plaques
Echangeur à roue
Echangeur à eau glycolée
Jour 2 : Systèmes énergétiques : Production et maintien de chaleurRappel poste de l’audit énergétiqueInstallation de chauffage
Les pertes Le rendement de l’installation de chauffage La combustion
- Le cadre législatif- Le rendement saisonnier- Les différents types de chaudière - Le dimensionnement des chaudières
La distributionL’émission La régulation
Importance de la ventilationNotion de confort
Agenda
77
Le confort dépend de 6 paramètres:• L’activité• L’habillement• La température ambiante de l’air Ta• La température moyenne des parois Tp• L’humidité relative de l’air (HR): inconfort si < 30% ou >
70%• La vitesse de l’air
77
Température de confort
78
Température de confort
2paroisair
confortTT
T
Confort thermique = la température de confort ressentie
Tconfort = (Tparoi + Tambiante)/2