Problème du dimensionnement d’une chaudière à bois

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Chauffage aux granulés de bois: les question à se poser avant de choisir ce mode de chauffage?

Le problème du sur dimensionnement d’une chaudière à bois à bûches ou pellets

Une erreur classique et très courante est le sur dimensionnement des chaudières.

Sur une chaudière fioul ou gaz, ce n’est pas bien grave bien que la consommation augmente mais sur une chaudière bois à granulés c’est plus embêtant, et sur une chaudière bois à bûches, c’est une catastrophe.

De plus cette surconsommation est souvent la cause de mécontentement à posteriori et de mauvaise publicité de ces systèmes alors que, bien dimensionnée, une chaudière bois est vraiment efficace et économique et écologique!

Comprendre les besoins thermiques et la régulation d’une chaudière

Pour bien comprendre le problème du dimensionnement, il faut comprendre les techniques de chauffe des technologies à bois et fossiles ainsi que la problématique d’équilibre thermique.

Le chauffage d’une maison est un système en équilibre constant entre un flux de chaleur qui s’échappe de la maison (ce sont les pertes thermiques) et un flux de chaleur entrant (chauffage évidement mais aussi soleil, occupants…chaque personne apporte entre 80 et 120W suivant sa morphologie).

Au long de l’année le besoin en chauffe d’une maison varie mais, à échelle plus réduire de temps (quelques heures), on a une demande de chauffe qu’on peut définir comme pratiquement fixe. Cette valeur de chauffe nécessaire est toujours inférieure à la puissance maximale de la chaudière.

Comment la chaudière s’adapte-elle à la puissance réellement nécessaire ? Par son système de régulation mais surtout en fonctionnant par intermittence.

Quand le brûleur de votre chaudière fioul de 30kW fonctionne, il délivre environ 30kW! Si le besoin dans la maison n’est que de 10kW, alors le brûleur s’arrête 2/3 du temps en moyenne en effet 10 kW = 1/3 * 30 kW.

Un brûleur à fioul ou à gaz démarre en quelques secondes et s’arrête instantanément, il a été étudié pour cela et c’est un des avantages des combustibles fossiles.

Mais ce n’est pas le cas d’un feu de bois. Voila tout la problématique liée au bon dimensionnement d’une chaudière à bois.

Très peu de régulation avec une chaudière à bûches

La régulation de la puissance par « hachage » (cycles marche/arrêt) est très mal adapté à la combustion du bois, pour ne pas dire impossible, puisqu’il faudrait éteindre les braises à chaque arrêt.

Ainsi sur une chaudière à bois, le seul moyen de « réguler » la puissance est de jouer sur le tirage (en étouffant le feu de manière plus ou moins efficace donc).

Cette solution est assez limitée en efficacité et donc, comme il faut évacuer en permanence la chaleur un tampon thermique bois est donc quasiment toujours nécessaire sur tous les montage de chaudière à bûches! Voici une méthode en première approximation de calcul d’un tampon thermique et voici la présentation de notre montage chaudière bois avec tampon thermique.

Régulation limitée sur une chaudière à pellets

Le cas de la régulation est différent (moins pire) dans le cas des pellets mais pas résolu pour autant.

Les constructeurs de chaudières à granulés ont donc cherché et trouvé des moyens de moduler la puissance des chaudières par différents dispositifs plus ou moins efficaces. Nous ne détaillerons pas ces dispositifs ici mais ces systèmes font varier essentiellement 2 facteurs: l’alimentation en combustible (impossible avec des bûches) et l’alimentation en air (comme avec les bûches).

La modulation a toujours un seuil minimum, et le rendement à ce seuil minium n’est pas très bon. Autrement dit, et ceci est valable pour quasiment tous les systèmes à combustion – moteurs compris – le rendement est (le) meilleur lorsque le fonctionnement est proche de la pleine puissance de l’appareil. Pour consommer moins, il faut donc faire fonctionner sa chaudière bois, le plus souvent proche de sa puissance maximale, autrement dit: le moins souvent à ce seuil minimum.

De plus, le ré allumage automatique des pellets est également assez difficile à effectuer technologiquement. En effet; il est bien plus difficile d’enflammer automatiquement un combustible lorsqu’il est solide que liquide et, évidement, gazeux.

Un cas pratique

Si donc votre chaudière à granulés a une puissance max de 30kW, comme votre ancienne chaudière fioul, elle a une puissance minimale à modulation réduite de peut-être 8 ou 9kW donc lorsque le besoin en chauffe est de 4 ou 5 kW, elle devra s’arrêter 50% du temps.

Pendant chaque phase de démarrage, elle va consommer plus d’électricité (pour allumer les granulés), et va gaspiller des granulés qui vont mal ou ne pas brûler et elle aura un rendement déplorable.

Lors de l’arrêt, elle va également gaspiller de l’énergie en balayant le foyer avec un courant d’air (pour des raisons de sécurité) envoyant au passage les calories dans la cheminée.

Une chaudière à granulés bien dimensionnée avec une régulation bien réglée doit fonctionner sur des périodes longues pour être efficace. Pour donner un ordre de grandeur, je dirais que des périodes de fonctionnement inférieures à 30 ou 40 min ne sont pas favorables (alors qu’une chaudière fioul fonctionne parfois 5mn). De plus la période d’arrêt a intérêt à être courte, car dans ce cas le redémarrage est meilleur (présence de braise). Il vaut mieux une chaudière granulés qui marche 40mn et s’arrête 10mn que l’inverse.

Conclusion sur le choix de la puissance

a) N’hésitez pas à faire pressions sur le professionnel et surtout à en consulter plusieurs pour éviter absolument un sur dimensionnement de votre installation, quitte à avoir recours à un chauffage d’appoint par très grand froid. Par exemple: un poêle à pellets qui sera entièrement payé par la différence de prix entre les 2 modèles de chaudières.

b) Un bilan thermique précis sera rentabilisé en quelques mois d’utilisation en cas de mauvais dimensionnement de votre installation. Pensez-y avant car après c’est trop tard!

Lire la suite: bien dimensionner une chaudière à pellets

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