Deux points comptent avant tout : les échangeurs et les brûleurs. Voici une petite revue des technologies particulières à la condensation que l’on a vu à ISH.

Grâce à la Directive ecoConception, en ce qui concerne le gaz et le fioul, les chaudières à condensation seront bientôt les seules que l’on pourra vendre en Europe.

 

Dès l’automne 2016 à travers l’Union Européenne, en 2018 seulement pour la France qui a demandé et obtenu un répit pour régler le cas particulier des chaudières classiques de type B1 raccordées à des conduits atmosphériques. C’est donc le moment de se pencher un peu plus sur ce qu’elles contiennent.

 

La chaudière idéale

 

 

1. La plupart des constructeurs de chaudières à condensation utilisent à la fois des échangeurs acier, comme dans cette gamme de chaudières murales Ariston, et des échangeurs en fonte d’aluminium dans d’autres modèles. Doc. PP

 

Pour pouvoir être installée aussi bien en construction neuve qu’en rénovation, une bonne chaudière aujourd’hui doit premièrement être capable d’une très forte modulation de puissance. Les besoins de chauffage très réduits en construction neuve signifient en effet qu’avec 1 kW on chauffe à 20°C un appartement de 90 m² quand il fait -7°C dehors.

 

Ce qui implique que durant l’essentiel de la saison de chauffe, la puissance de chauffage nécessaire dans un appartement neuf oscille entre 0,5 et 0,8 kW. Mais, deuxièmement, le simple remplacement des chaudières existantes, sans même parler de rénovation plus globale des logements, représente pour les constructeurs 95% de leur marché annuel.

 

Avec des besoins de chauffage qui atteignent 10 à 25 kW pour une maison existante de 100 à 150 m², selon son année de construction. Troisièmement, l’eau chaude sanitaire est devenue un élément de confort indiscutable sur lequel on ne peut plus transiger : il faut 30 à 35 kW de puissance pour produire un débit d’eau chaude sanitaire confortable avec une chaudière instantanée.

 

Voilà, le paysage est campé : la chaudière idéale module sa puissance de 0,5 à 30-35 kW ou plus, elle produit un débit d’eau chaude instantanée confortable grâce à ses 30 à 35 kW de puissance instantanée, elle condense, pas seulement en mode chauffage, mais aussi en mode production d’eau chaude sanitaire.

 

Acier inoxydable ou aluminium

 

 

2. Cette gamme de chaudières au sol à condensation en acier, vendue par le groupe Ariston  sous la marque Elco en Allemagne, fait tenir plus de 1 MW de puissance sur 1 m² au sol seulement. Doc. PP

 

Le phénomène de la condensation de la vapeur contenue dans les fumées du gaz apporte un inconvénient : les condensats favorisent la corrosion du métal. Pour que les échangeurs de chaleur et les corps de chauffe résistent à la corrosion, les constructeurs emploient soit de la fonte d’aluminium, soit de l’acier inoxydable.

 

La fonte d’aluminium, comme son nom l’indique, requiert des fonderies. Elle résiste moins longtemps à la corrosion que l’acier inoxydable et, à puissance d’échangeur égale, possède un poids nettement plus important.

 

Les constructeurs de chaudières l’utilisent tout de même, soit parce qu’ils maîtrisent la technologie de la fonderie d’aluminium, comme Remeha du groupe BDR Thermea qui produit des échangeurs en fonte d’aluminium pour toutes les marques du groupe, dont De Dietrich. Soit parce qu’ils disposent près de chez eux de fondeurs d’aluminium travaillant pour toutes sortes d’industries capables de produire des échangeurs de chaleur à des coûts intéressants, même en petites séries pour de petits fabricants de chaudières.

 

Les spécialistes de l’acier

 

C’est notamment le cas de l’Italie qui possède un groupe important et très dynamique de fondeurs d’aluminium. Travailler l’acier inoxydable, c’est une autre paire de manches. Il faut une forte technologie qui ne peut s’amortir que sur de grandes séries.

 

Parmi les spécialistes de l’acier inoxydable, on trouve donc de grands groupes de chauffage, comme Viessmann, qui peuvent amortir leurs outils grâce à leurs volumes importants. On trouve aussi le petit français Sermeta, dont les deux usines sont installées l’une à Morlaix, l’autre à Lannion.

 

On ne parle jamais de Sermeta, mais les productions de cet équipementier de l’industrie du chauffage se retrouvent dans les chaudières murales de pratiquement tous les constructeurs européens et d’un nombre croissant de fabricants coréens, chinois et américains. Sermeta expose à ISH pour rencontrer ses clients constructeurs de chaudières.

 

Sermeta, l’équipementier de l’industrie du chauffage

 

 

3. L’entreprise bretonne Sermeta a développé ce corps de chauffe spécifique en acier inoxydable, la porte froide en aluminium moulé qui l’accompagne, ainsi que le brûleur BlueJet qui l’équipe. Doc. PP

 

Sermeta, créée par Joseph Le Mer, a développé à l’origine un corps de chauffe pour chaudières à condensation en acier inoxydable, dont l’échangeur de chaleur est constitué d’un enroulement de tubes inox plats. Depuis sa création il y a 20 ans, Sermeta a produit environ 15 millions - si, si : 15 000 000 – de corps de chauffe à condensation. C’est le leader mondial du secteur et son siège est à Morlaix.

 

Son usine de Morlaix a fabriqué 1,7 million d’échangeurs l’an dernier et sa capacité de production vient d’être portée à 3 millions/an, en prévision du développement du marché européen et mondial des chaudières à condensation. Pour 2015, Sermeta prévoit de produire 1,95 à 2 millions d’échangeurs.

 

L’usine de Lannion fabrique les tubes plats en acier inoxydable de l’échangeur de chaleur, à raison de 210 km par jour. Non, ce n’est pas une faute de frappe : 210 000 m de tube par jour. La capacité de production est de 300 km par jour. Sermeta en est à sa troisième génération de corps de chauffe pour chaudière individuelles. Il présente le dernier modèle, baptisé Isothermic, à ISH 2015.

 

Un corps de chauffage totalement recyclable

 

 

4. Pour l’instant, Sermeta propose des corps de chauffe jusqu’à 500 kW. L’entreprise développe deux nouvelles gammes de 200 à 2000 kW et de 2000 à 5000 kW. Doc. PP

 

Disponible de 18 à 63 kW de puissance nominale, il est totalement recyclable. Ce corps de chauffe n’est plus exclusivement en acier : toutes les parties non-chaudes sont en matière de synthèse pour réduire le coût et le poids. La porte du corps de chauffe est une porte froide en aluminium moulé. Ce qui réduit les pertes de chaleur et accroît le rendement du corps de chauffe.

 

L’entreprise bretonne expose également son offre d’échangeurs Duo Hyper Condens pour chaudières de grande puissance. Ils offrent un corps de chauffe à deux niveaux, avec une réduction de 45% des pertes de charge du circuit d’eau, un rendement accru jusqu’à 109% sur PCI et une réduction de la température des fumées de 12°C. Ces nouveaux échangeurs sont disponibles en 3 puissances nominales : 162, 200 et 250 kW.

 

Joseph Le Mer annonce que Sermeta est en train de développer deux autres gammes d’échangeurs, l’une de 200 à 2000 kW, l’autre de 2000 à 5000 kW. Sermeta estime en effet que sous l’influence du vieillissement du parc lié au durcissement des normes d’émissions polluantes dans le monde entier, le marché des chaudières gaz de forte puissance devrait connaître un fort développement d’ici deux à trois ans.

 

La modulation de puissance est liée au brûleur

 

Côté brûleur, la forte modulation de puissance pose un problème délicat. Les brûleurs à fibres, les plus courants, passent en mode radiant à très basse puissance. Ce qui signifie qu’il n’y a plus d’ionisation et que, par conséquent, on ne peut pas vérifier la présence d’une flamme – élément de sécurité indispensable – par sonde d’ionisation. Il faut utiliser d’autres moyens électroniques, plus coûteux et plus aléatoires dans leur fonctionnement.

 

Sermeta, encore lui, a développé BlueJet, une nouvelle gamme de brûleurs entièrement en acier. Le modèle destiné aux chaudières domestiques est capable de moduler sa puissance de 0,4 à 32 kW, sans décollement de flamme, donc toujours avec possibilité pour le régulateur de la chaudière de surveiller la présence ou l’absence de flamme grâce à une sonde d’ionisation classique.

 

 

5. Les brûleurs BlueJet cylindriques de Sermetta permettent une extrême variation de puissance, sans décollement de flamme. Le modèle domestique peut varier de 0,4 à 32 kW, sans dégrader l’hygiène de combustion. Doc. PP

 

 

6. Les brûleurs BlueJet sont disponibles de 5 kW à 5000 kW. Tout réside dans la forme particulière des orifices en surface du brûleur : deux flammes se développent face à face. Même à toute petite puissance, la pression qu’elles exercent l’une sur l’autre empêchent leur décollement. Doc. PP

 

La gamme BlueJet, dont la forme cylindrique est caractéristique, s’étend de 5 à 5000 kW. Tout ce qui change, ce sont les diamètres et les longueurs des cylindres. La forme tout à fait particulière des orifices à la surface du brûleur demeure identique. C’est cette forme qui permet de descendre très bas en puissance, sans décollement de flamme.

 

La production d’eau chaude

 

Le rendement théorique de production de chaleur par une chaudière gaz naturel est de 111%. Selon Joseph Le Mer, la technologie de Sermeta permet déjà d’atteindre 110,6% de rendement en production d‘ECS instantanée et de condenser même à débit de puisage réduit, grâce à la modulation de puissance et au nouvel échangeur ISO Tankless, conçu spécifiquement pour la production d’ECS et présentée en première mondiale à ISH.

 

 

7. Pour la production d’ECS instantanée, le corps de chauffe en inox ISO Tankless existe en plusieurs puissances. Le modèle domestique atteint un rendement de 110,6% sur PCI, tout prêt du maximum théorique de 111%. Doc. PP

 

Ce rendement, proche de la valeur théorique maximale, est obtenu avec de l’eau froide à 10°C, de l’eau chaude produite à 55°C et une température de fumées de 13°C en sortie du corps de chauffe. La gamme domestique avec des puissances nominales de 21 à 60 kW, peut produire des débits d’ECS de 13 à 39 l/minute.

 

L’entreprise a également développé une solution pour la production d’eau chaude par accumulation solaire : l’échangeur instantané est alimenté non en eau froide, mais par l’eau préchauffée issue du ballon solaire. Si l’électronique de la chaudière détecte une température d’ECS insuffisante, le corps de chauffe instantané apporte juste le complément nécessaire.

 

 

 

8. Pour produire de l’eau chaude sanitaire à partir d’un ballon d’accumulation, Sermeta présente à ISH son nouveau corps de chauffe spécifique ISO Storage, compatible avec des ballons solaires. Doc. PP

 

Dans le prochain article, il sera encore question d’eau chaude, mais électrique.

Source : batirama.com / pascal Poggi