Raccordement d'une chaudière à gaz à un système ouvert via un échangeur à plaques

3938 Vues 2 Appréciée Publié le: 16/12/2024
 

✅ Raccordement d'une chaudière à gaz fonctionnant dans un système ouvert à une installation ouverte via un échangeur de chaleur à plaques

Comment se fait le raccordement d'une chaudière à gaz / condensation, qui devrait normalement fonctionner dans un circuit fermé, à une installation ouverte via un échangeur de chaleur à plaques ? Nous abordons tous les aspects techniques et pratiques liés à cette configuration, y compris comment choisir un échangeur pour une chaudière à condensation, à quoi faire attention lors de son installation, et nous présentons des informations de base sur la connexion entre un système ouvert et un système fermé dans une seule installation de chauffage central.

▶️ Nous précisons que dans cet article, nous utilisons les termes "chaudière à gaz" et "poêle à gaz", bien que techniquement seul le premier terme soit correct. Cependant, dans le langage courant, l'utilisation incorrecte du terme "poêle à gaz" est fréquente.

Les chaudières à gaz sont conçues pour des systèmes fermés

Les chaudières à gaz, en tant qu'appareils modernes équipés de capteurs de température, sont relativement délicates par rapport aux anciennes chaudières en fonte ou même aux chaudières à charbon légèrement plus récentes. Elles sont donc conçues pour fonctionner dans des systèmes fermés afin d'assurer leur sécurité et de les protéger contre les impuretés qui se forment naturellement dans les systèmes ouverts. De cette manière, la chaudière à gaz est également isolée de l'apport d'air qui se produit dans les installations ouvertes (avec un vase d'expansion ouvert), ce qui permet de limiter les propriétés corrosives et de ralentir la formation de tartre, principal ennemi des systèmes de chauffage efficaces et performants.

La garantie des chaudières à gaz est généralement conditionnée par leur utilisation dans un système fermé

Pratiquement tous les fabricants de chaudières à gaz précisent dans leurs conditions de garantie que la chaudière doit être utilisée dans un système fermé. Cela signifie qu'en l'installant dans un système ouvert, vous perdez en principe la garantie. Il est donc déconseillé de le faire, d'autant plus qu'il existe des moyens d'éviter cela, même si vous possédez une installation domestique ouverte. Nous ne parlons pas ici de transformer entièrement votre installation en un système fermé (ce qui nécessite souvent des investissements importants et des modifications profondes de la maison), mais plutôt de moyens permettant de connecter les deux systèmes de manière relativement économique, en utilisant un échangeur de chaleur à plaques pour la chaudière à gaz.

Vous trouverez ci-dessous plus d'informations à ce sujet.

Échangeur de chaleur à plaques pour le raccordement d'une chaudière à gaz à un système ouvert - quelques informations

Un échangeur de chaleur est un appareil conçu pour transférer de la chaleur d'un fluide à un autre. Il existe bien sûr de nombreux types d'échangeurs de chaleur, tels que le serpentin dans un ballon d'eau chaude sanitaire, les échangeurs tubulaires ou encore les échangeurs JAD. Pour raccorder une chaudière à gaz à un système ouvert, on utilise un échangeur de chaleur à plaques, car ils sont particulièrement adaptés à cette application, grâce à leur efficacité, leur taille compacte et leur prix abordable.

Le principe de fonctionnement d'un échangeur de chaleur à plaques repose sur la circulation d'un fluide chaud provenant du circuit fermé où fonctionne la chaudière à gaz, et d'un fluide froid provenant du système ouvert, où se trouvent les émetteurs de chaleur – plus simplement, les radiateurs. Évidemment, ces fluides ne se mélangent pas dans l'échangeur, mais la chaleur du système fermé est transférée au système ouvert, qui chauffe les radiateurs en transmettant la température. Ainsi, l'échangeur de chaleur à plaques permet de raccorder une chaudière à gaz à un système ouvert, tout en maintenant la chaudière dans un circuit fermé. Cela sera illustré plus précisément dans le schéma de raccordement d'une chaudière à gaz à un système ouvert à l'aide d'un échangeur, présenté dans la suite de cet article.

Échangeur de chaleur chauffage central Nordic Tec pour chaudière à gaz NT78

Un échangeur de chaleur à plaques - pour le raccordement d'une chaudière à gaz à un système ouvert, peut également fonctionner dans le sens inverse, c'est-à-dire transférer la chaleur d'un système ouvert (s'il contient une source de chaleur, comme une chaudière à charbon) à un système fermé (si nos radiateurs ou notre plancher chauffant fonctionnent dans une installation fermée). Sur la photo, un échangeur de chaleur à plaques Ba-16-50 de la marque Nordic Tec - dans une version avec isolation thermique - capable de gérer des chaudières à gaz de taille classique d'une puissance allant jusqu'à 24 kW.

Comment choisir un échangeur thermique pour raccorder une chaudière à gaz à un système ouvert ?

C'est une question cruciale : pour que tout fonctionne correctement et que la chaudière à gaz fonctionne de manière économique, il est essentiel de choisir correctement l'échangeur thermique, ce qui, malheureusement, n'est pas toujours maîtrisé par de nombreux professionnels, comme le montrent les pratiques. Le choix d'un échangeur thermique pour une chaudière à gaz doit se baser sur la relation entre la surface des plaques de l'échangeur et la puissance de la chaudière, exprimée en kW (ce qui signifie que ❌ le choix d'un échangeur pour une chaudière à gaz ne doit pas se baser sur une comparaison entre la puissance de l'échangeur et celle de la chaudière).

La société Nordic Tec recommande que, pour les échangeurs thermiques de cette marque, une surface de plaques de 0,30 m² soit prévue pour chaque 10 kW de puissance de la chaudière à gaz, ou légèrement moins (0,25 m²) dans le cas de systèmes de chauffage central en relativement bon état (bien que cela soit rare, car les systèmes ouverts de chauffage central rencontrés dans notre pays sont souvent assez usés).

✅☑️ Le ratio mentionné ci-dessus de 0,30 m² de plaques / 10 kW de puissance de la chaudière à gaz fonctionne pour les échangeurs thermiques de la marque Nordic Tec. Il n'est pas nécessairement compatible avec les échangeurs d'autres fabricants (les plaques d'échange thermique peuvent avoir différents niveaux de profilage, des épaisseurs variables, et leur efficacité n'est pas toujours la même).

Par exemple, pour une chaudière à gaz d'environ 15 kW, il faut choisir un échangeur thermique avec une surface de plaques d'au moins 0,45 m².

✅ Nous avons détaillé ce sujet dans les articles suivants :

Autres aspects à considérer lors du choix des échangeurs thermiques pour chaudières à gaz

Outre la surface d'échange de chaleur, il est essentiel de prêter attention à la taille des raccordements de l'échangeur thermique, afin qu'ils soient compatibles avec la chaudière à gaz et l'installation. En général, il convient de se référer à la taille des raccordements du côté du système de distribution auquel la chaudière à gaz est connectée – dans les maisons individuelles avec des systèmes ouverts, il s'agit généralement de 1 pouce ou 1 1/4 pouce (bien que "généralement" ne signifie pas "toujours"). Du côté de la chaudière à gaz, il faudra souvent utiliser, par exemple, un réducteur, mais ce sont des questions assez simples qui ne posent pas de grandes difficultés.

Un échangeur thermique pour une chaudière à gaz a-t-il besoin d'une isolation thermique ?

De plus, il est conseillé de réfléchir à l'isolation de l'échangeur thermique, surtout s'il est destiné à une chaudière à gaz. Les chaudières à gaz sont des sources de chaleur à basse température – le fait de pouvoir régler la température de la chaudière même 1 à 2 degrés plus bas peut déjà entraîner une différence significative dans la consommation de gaz (et donc dans nos factures de chauffage). Cependant, cela nécessite un système de chauffage efficace, sans pertes de chaleur inutiles. Un échangeur thermique à plaques non isolé, installé dans une cave ou une chaufferie, dissipera inutilement la chaleur comme un petit radiateur. Pour produire cette chaleur, du gaz est brûlé, ce qui vous coûte de l'argent. Le coût de l'isolation est de 30-40 € et, dans les conditions actuelles, cet investissement est rapidement rentabilisé.

Schéma de raccordement d'une chaudière à gaz à un système ouvert avec un échangeur thermique à plaques

Le schéma montrant la disposition de la chaudière à gaz dans le système que nous décrivons devrait dissiper la plupart des doutes. Nous soulignons qu'il s'agit d'un schéma simplifié, une représentation conceptuelle de la connexion entre une installation ouverte et une installation fermée dans un seul système de chauffage central

Schéma de raccordement chaudière à gaz à un système ouvert avec échangeur thermique à plaques

Au centre du schéma se trouve un échangeur thermique à plaques qui relie les deux parties du système. On peut dire que l'échangeur représente la frontière entre elles : tout ce qui se trouve à gauche de l'échangeur fait partie du circuit fermé, où fonctionne la chaudière à gaz. Tout ce qui se trouve à droite appartient au système ouvert, où sont situés les radiateurs.

Voici une explication des différents éléments du schéma :

  1. Une chaudière à gaz fonctionnant dans un système fermé
  2. Des pompes de circulation, ici une pour chaque côté
  3. Un échangeur thermique à plaques assurant le transfert de chaleur depuis la chaudière à gaz
  4. Une installation de distribution, c'est-à-dire les radiateurs

Le schéma de l'installation avec une chaudière à gaz et un échangeur thermique à plaques est très simplifié et peut être modifié selon les spécificités de votre bâtiment et de votre système de chauffage central. On peut également ajouter que la chaudière à gaz ne doit pas nécessairement être la seule source de chaleur – dans de nombreux cas, le propriétaire souhaite conserver, par précaution, une chaudière à charbon (appelée familièrement "chaudière à déchets"), qui, comme nous le savons, doit fonctionner dans un système ouvert. Dans ce cas, le système ressemblerait à ce qui est présenté ci-dessous.

Schéma de raccordement d'une chaudière à gaz et d'une chaudière à charbon avec un échangeur thermique

Le schéma de raccordement d'une chaudière à gaz et d'une chaudière à charbon, avec le rôle clé d'un échangeur thermique, ressemblerait à celui présenté ci-dessous. Il convient de noter que ce schéma conceptuel pourrait être similaire dans de nombreux cas. Au lieu d'une chaudière à gaz (1), on peut utiliser n'importe quelle source de chaleur fonctionnant dans un circuit fermé – et le schéma resterait identique. Cela pourrait être, par exemple, une pompe à chaleur ou une chaudière électrique. De même, au lieu d'une chaudière à charbon (4), il pourrait tout à fait s'agir, par exemple, d'une cheminée avec un foyer à eau dans un système ouvert.

Schéma de raccordement d'une chaudière à gaz et d'une chaudière à charbon à l'aide d'un échangeur thermique pour chauffage central

Ci-dessous, la description des différents points du schéma :

  1. Une chaudière à gaz dans un circuit sous pression, c'est-à-dire fermé
  2. Des pompes de circulation soutenant la circulation de l'eau
  3. Un échangeur thermique à plaques assurant le transfert de chaleur depuis la chaudière à gaz
  4. Une source de chaleur supplémentaire dans le système ouvert, dans ce cas une chaudière à charbon
  5. Un système de distribution de chaleur / radiateurs.

Raccordement d'une chaudière à gaz - y a-t-il une perte de chaleur avec un échangeur thermique ?

Cette question revient parfois dans les discussions en ligne, où des "experts" affirment que l'utilisation d'un échangeur thermique entraînerait une perte de chaleur de 5 à 10 °C. Par exemple, si la chaudière fonctionne à 50 °C, le système de distribution recevrait seulement 40 °C... Cela est bien sûr absurde et n'a aucun fondement technique – sauf si un échangeur trop petit a été choisi, incapable de gérer correctement le transfert de chaleur. Mais là, nous parlons d'un mauvais choix de matériel, ce qui est par essence une situation techniquement problématique. De même, une chaudière à gaz trop petite ne pourra pas chauffer un grand bâtiment, mais cela reflète une erreur de dimensionnement, non pas un défaut de la chaudière elle-même.

Avec un échangeur thermique correctement dimensionné et une installation correcte, la perte thermique est imperceptible et, dans un système chaud, elle est inférieure à 1 °C. Si nous analysons ce mythe en détail, nous réalisons rapidement que si un échangeur provoquait une perte de 1/5 de la température pour une raison quelconque, une telle solution ne serait pas viable sur le marché – personne ne l'utiliserait. Pourtant, elle est couramment employée depuis des décennies et a gagné une popularité énorme au cours des 20 dernières années.

La prétendue perte sur un échangeur à plaques peut apparaître temporairement lors de la mise en service d'un système refroidi, par exemple si le chauffage n'a pas fonctionné pendant plusieurs jours en plein hiver (dans ce cas, l'eau revenant du circuit de chauffage est assez froide et consomme un peu plus de chaleur). Après quelques heures, le système se stabilise et la perte disparaît – ce sont des lois physiques et il n'y a rien de nouveau à cela.

Les lecteurs les plus attentifs devraient également noter une autre absurdité contenue dans ce mythe du point de vue des lois physiques. Que devient cette grande quantité d'énergie thermique lorsque, soudainement, l'échangeur "supprimerait" miraculeusement 10 °C ? Où cette énergie disparaît-elle, puisqu'en physique, rien ne se perd ? Comment un échangeur pesant par exemple 2-3 kg pourrait-il absorber autant d'énergie thermique que la moitié de notre maison ? Inutile de préciser que c'est une idée peu sérieuse – comparable à la fausse idée selon laquelle les maisons équipées uniquement de planchers chauffants sans radiateurs seraient froides.

Installation d'un échangeur thermique - à quoi faut-il faire attention

L'installation d'un échangeur thermique est une opération relativement simple, mais certains points doivent être respectés et méritent une attention particulière.

  • Tout d'abord, un échangeur thermique à plaques doit être installé à la verticale. S'il fonctionne en position horizontale, il risque de retenir de l'air, et il ne doit en aucun cas fonctionner horizontalement avec les raccords orientés vers le haut.
  • Un échangeur thermique à plaques est généralement un appareil à contre-courant et doit être connecté de manière contre-courante. Cela signifie que le fluide circulant d'un côté de l'échangeur s'écoule de haut en bas, tandis que le fluide de l'autre côté suit un flux opposé. Si l'on oublie le principe du contre-courant (ce qui arrive parfois aux installateurs), l'échangeur perdra 30 à 40 % de son efficacité, ce qui est suffisant pour que le système ne fonctionne pas de manière satisfaisante.
  • L'échangeur thermique doit être installé de manière à rester accessible et à pouvoir être déconnecté du système. Il est conseillé d'installer des vannes d'arrêt (sphériques) des deux côtés, avant et après l'échangeur, afin de pouvoir l'isoler et le retirer, même après plusieurs années, par exemple pour le nettoyer. La possibilité d'isoler l'échangeur à plaques permet d'éviter de devoir vidanger tout le système.

Il est également important que l'échangeur thermiqueà plaques soit installé de manière stable, afin de le protéger contre les vibrations. Il est conseillé de considérer l'utilisation des kits de montage pour échangeurs proposés par Nordic Tec :

La chaudière à gaz fonctionne-t-elle mieux avec un échangeur de chaleur ?

Cela dépend de nombreux facteurs, mais dans de nombreuses configurations, la réponse est oui. Dire qu'une chaudière à gaz peut mieux fonctionner grâce à un échangeur de chaleur signifie qu'en divisant le système en deux circuits, on obtient un circuit relativement court pour la chaudière à gaz. Cela élimine le problème de pression dans le circuit de la chaudière, qui survient lorsque ce circuit est trop étendu. Les problèmes de pression entraînent des arrêts fréquents de la chaudière à gaz ainsi qu'un retour plus froid (sans parler du fait que certaines pièces de la maison peuvent être mal chauffées). C'est pourquoi les circuits plus longs pour les chaudières à gaz nécessitent parfois l'utilisation supplémentaire d'un séparateur hydraulique pour le chauffage central.

Avec un échangeur thermique, celui-ci assume la fonction de séparateur hydraulique – c'est-à-dire que la chaudière à gaz obtient automatiquement un circuit court, stabilisé en pression, et sans retour froid. En pratique, cela signifie que la chaudière peut fonctionner en mode le plus économique, chauffant le fluide sur une plage de seulement quelques degrés Celsius, tout en maintenant un fonctionnement plus stable et continu. Cela se traduit souvent par une consommation de gaz nettement réduite, donc des factures plus basses. C'est une solution qui mérite d'être envisagée si, à ce stade, il n'est pas possible d'effectuer une rénovation complète de l'installation pour la convertir en système fermé.

 
Publié dans: Échangeurs de chaleur et tout ce qui s'y rapporte, Chaudières de chauffage central et tout ce qui les concerne

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