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8/18/2019 Aide Mémoire A4 OCR

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Alimentation en mazout Page

Dispositions générales 5 Transfert du mazout par des conduites sous pression 6Pression d’aspiration du mazout requise 9

Chauffage à mazoutQualités, propriétés du mazout, condensation des gazde combustion 12Combustion, dimensionnement du brûleur.pertes par gaz de combustion 14

Chauffage à gazSortes de gaz et propriétés 21

Calcul de la valeur de branchement 25Equivalents volumiques, condensation des gaz de combustion 26Aération des locaux et amenée de l’air comburant 27

Conduites de gaz / cheminéesInstallations de gaz de combustion en surpression 28Installations de gaz de combustion en dépression 29

Chauffage à bûchesDonnées caractéristiques 32Dimensionnement de la chaudière à bûches et accumulateur 35Planification 38

Chauffage à granulés de boisDonnées caractéristiques, stockage du combustible, planification 39Evacuation des cendres, particules fines 40

Pompes à chaleurPrincipe de fonctionnement des pompes à chaleur,coefficient de performance 42Installations de source de chaleur 45Installation d’exploitation de la chaleur 50Accumulateur technique, production d’eau chaude 51

Modes de fonctionnement 54

Systèmes solairesDonnées caractéristiquesDisposition des capteurs

5859


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Valeurs indicatives pour surfaces de capteurs et rendements 60Accumulateur solaire, échangeur de chaleur 63

Vases d’expansion - solaire 64Planification, tableaux et diagrammes de dimensionnement 66Hydraulique des champs de capteurs 70

PhotovoltaïqueGénéralités 71

Qualité de l’eau de chauffageCorrosion, entartrageDureté de en eau, valeur pH 73

70I £_

P roduction d’eau chaudeBesoin en eau chaude 76Systèmes de réchauffage de l’eau 80Calcul de la température de l’eau mixte, puissance del’échangeur de chaleur 83Légionelles, planification Q/î un

HydrauliqueConditions-cadres 85Branchements hydrauliques 86Distributeur avec/sans pompe 88

Dimensionnement des organes de réglage 90

CirculateursGénéralités 92Courbe caractéristique du réseau de conduites, des pompes,régulation des niveaux 93Point de fonctionnement et courbe caractéristiquedes pompes 94Dimensionnement sommaire pour les installations existantes 95Dimensionnement sommaire pour les nouvelles installations 96Choix des pompes 97Contrôles du dimensionnement 99Facteurs de correction pour les mélanges d'antigel,point neutre 101Planification 104

Vases d’expansionPlanifications générales


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Technique de chauffageDétermination de la puissance des producteurs de chaleurlors d’assainissements 107Contrôle de la puissance de chauffe spécifique, indice dedépense énergétique 111Degrés-jours de chauffage 112Diagrammes de dimensionnement du réseau de conduites 113

Résistances individuelles 115Durée d'exploitation des appareils 116

Bruit et acoustiqueGénéralités / Définitions 117Propagation du son 122Niveaux typiques de pression sonore et de puissanceacoustique 125

Ventilation domestiqueDéfinitions 126

Lois des gaz, formules importantes 127

Ventilation domestique contrôléeGénéralités 131Planification 132

Unités, formules et symbolesUnités SI 136Conversion des unités d’énergie, de puissance, de pression 140Décimales, multiples, fractions (1018à 10-18) 140Unités et symboles dans la technique de chauffage 141

Symboles et unités (SIA 384/1:2009) 143Alphabet grec 145Propriétés physiques des matières 146Constante spécifique des gaz 148Chaleur d’évaporation 149Pression de saturation de l’eau 150

Tubes, coudes 151Brides 154Calculs de longueurs et de surfaces 157Calculs de volumes et de poids 161


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Alimentation en mazout

Dispositions générales

Les propriétaires d’installations contenant des liquides dangereuxpour les eaux doivent prendre les mesures requises en matière deconstruction et d'appareillage, contrôler régulièrement leurs installations, et veiller à une exploitation et une maintenance sans faille.(Conformément à la loi fédérale sur la protection des eaux, LEaux)Il convient de respecter les règles de la technique.

Eviter | |es fujtes liquide- Détecter J- Retenir les fuites de liquide

Mesures de protectionLe type et le degré de protection dépendent de:

- l’emplacement de l’installation et des zones de protection deseaux A et S.

- la disposition et l’emplacement des conduites de mazout

Mesures de protection des conduites enterréesà l’extérieur des bâtiments- selon les règles de la technique

Mesures de protection des conduites à l’intérieur des bâtiments- selon les règles de la technique- selon le règlement de la Police du feu.

Aperçu et entretien d’installations de citerneConformément aux bases légales de la Confédération


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DéfinitionDans une conduite sous pression, la pression du liquide estsupérieure à la pression environnante. Ce n’est pas la valeurde la différence de pression qui est importante, mais le faitqu’on dépasse la pression environnante, c.-à-d. de très faiblessurpressions font qu’une conduite est classée sous pression.

Le niveau max. dans la citerne est plus haut que le pointle plus bas que la conduite.

+P

Transfert vers le haut par unagrégat situé en bas. Surpressionaprès la pompe de transfert.


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Conduite sous pression enterréeConduite de mazout en

dessous du niveau deliquide, c.-à-d. soumise àune surpression statique.

Conduite de mazout sous pression

de transfert.

„ protectrice

tubeCs

Pmir caticfair-ol’ovin/an/'o■W Wi • V ju k.1 vj I ■I V ■ IV U

«détection facile et rétention des fuites»,

les dispositifs de surveillance suivants sont disponibles:

- pour une conduite à pente constante:

Surveillance par un tuyau de détection (tuyau de protection deseaux) relié sans retenue à un dispositif de rétention, d'alarme etd’arrêt de l’installation situé plus bas

- pour une conduite sans pente constante:

Conduite à double paroi avec surveillance du volumeintermédiaire par surpression ou dépression

Concept de la sécurité intrinsèque d’une conduite

Une conduite est intrinsèquement sûre si son contenu recoule delui-même dans la citerne au cas où la conduite serait percée. Cecin'est possible que dans le cas d’une conduite d’aspiration.


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ps = H •p •9,81 (m/s2)

ps = pression d’aspiration requise N/m'1(Pa)H = hauteur d’aspiration mp = densité du mazout kg/m:î

Exemple: hauteur d'aspiration 4 m, mazout EL 850 kg/m34 ■850 •9,81 = 33’354 N/m2(Pa)

=333,54 mbar

- De plus, il faut tenir compte des pertes de charge de la conduite.- Si la citerne à mazout est connectée à un dispositif de

détection des fuites, la pompe du brûleur doit en plus vaincre la

dépression du dispositif.

Pression d’aspiration maximale possibleLa pression d’aspiration théoriquement possible est déterminéepar la pression atmosphérique (barométrique) qui dépend aussi del’altiti iHé>

Hmax = pression d’aspiration maximale possible m

(sans les pertes de charge de la conduite)PL = pression atmosphérique Pap = densité kg/m3

Exemple: Altitude 2000 m, pression atmosphérique moyenne 81’300Pa, pression atmosphérique minimale env. 81’300 - 4300 =77’000 Pa, appareil de détection de fuites avec dépressionde 3000 Pa.

77’000 - 3000

max'= 850 •9.81 = ®'87 m

Recommandation: Il faut éviter des hauteurs d’aspiration supérieures à 4 m en raison du dégazage du mazout(voir directive Procal: Conception et dimensionnement d’installations avec dispositif d’aspirationpour mazout «extra-léger» et conduits en cuivreet en matière plastique)


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Longueur de la conduite d’aspiration du mazoutLa longueur de conduite d'aspiration maximale possible résultedes pertes de pression de la conduite, des armatures et de lahauteur d’aspiration. Elle est déterminée selon les diagrammes dedimensionnement. Dans la pratique, il est recommandé de ne pasposer de conduites d’aspiration supérieures à 40 m.Dans tous les cas, pour calculer la longueur d’aspiration maximale,il faut toujours tenir compte de la longueur de conduite développée

(L1 + L2 +L3 + L4 +L5).

Hauteur d’aspiration de la conduite de mazoutLa hauteur d’aspiration maximale dépend de la force d’aspiration dela pompe du brûleur et des lois de la physique. Toutes les pompesde brûleur utilisées actuellement sont en mesure d’aspirer le mazoutà plus de 8 m de profondeur. Toutefois, en raison du dégazage possible dès 5 m de hauteur d’aspiration, il est impératif de respecter lavaleur limite de 4 m comme différence de hauteur maximale entre lapompe du brûleur et le point d’aspiration dans la citerne.Dans le cas des conduites surélevées qui montent avant de redescendre, la différence de hauteur entre le point d’aspiration dans laciterne et le point le plus élevé de la conduite ne doit pas dépasser5 m.


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Afin de garantir une exploitation sans faille du brûleur, la dépressionmesurée au niveau de la pompe du brûleur ne doit pas dépasser340 mbar.

Dimensionnement des conduites de mazoutDimensionnement précis des conduites selon la directive PROCAL:Conception et dimensionnement d’installations avec dispositifd'aspiration pour mazout «extra-léger» et conduits en cuivre et enmatière plastique.


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Chauffage à mazout

Combustible mazoutLe mazout est un mélange d'hydrocarbures produit par distillationou craquage du pétrole.Pour la production de chaleur dans les habitations, on distingue lemazout extra-léger de deux qualités conformément aux exigencesde l’Association suisse de normalisation.

Mazout ext ra-léger : quali téEuro (qualité standard) Teneur en soufre max. 1000 ppm

Mazout extra-léger: mazout éco pauvre en soufre Teneur en soufre < 50 ppm

Avantages du mazout éco pauvre en soufre- Parfaitement adapté aux chaudières à mazout à condensation et

avantageux pour les chaudières à mazout à basse température- Sécurité d’exploitation élevée et émissions réduites- La teneur en soufre est proche de celle du gaz naturel H

Teneur en soufre:plus cette valeur est faibie, pius ies résidus suifurés dans ia chaudière diminuent tout comme par conséquent la tendance à la corrosion,et plus les émissions de dioxyde de soufre diminuent (S02)

Caractéristiques du mazout mazout EL mazout ELstandard Euro mazout Eco

pauvre en soufre

UCI IOIIC ln/m3i\y/ i i i fton-Rfin 320-855

Point de trouble °C +3 +3Soufre S max. g/100g 0,1 0,005Azote max. mg/kg non limité 100 Température du point de roséeà un coefficient d’air À. 1,2 °C env. 47 env. 47Pouvoir calorifique PCi MJ /kg 42,6 42,6Pouvoir calorifique PCs MJ /kg 45.2 45,2Facteur d’émission (COJ g/MJ 74,7 73.1

Durée min. de stockage dansla citerne au lieu d’utilisationValeurs empiriques années 2 3


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Quantité de condensâtLa quantité de condensât produite dans les chaudières à condensation dépend de la consommation d’énergie et de la température

de retour. 11faut considérer en plus aussi le condensât produit dansla conduite de gaz de combustion.

tRL °C 20 25 30 35 40

mazout EL kg/kWh 0,06 0,05 0.04 0,03 0,01

tp|_ = température de retour de la chaudièrekg/kWh = production approximative de condensât à mazout à

condensation

Valeur du condesat des gaz de combustion

mazout EL 1.8 - 3,7; mazout pauvre en soufre 2,2 - 4.2

Pouvoir calorifique PCsLe pouvoir calorifique PCs (pouvoir calorifique supérieur; GCV selon SIA 384/1:2009) est la chaleur produite par la combustioncomplète. Elle se rapporte à une quantité de combustible à unetempérature identique (en générai 25 °C) des produits en début eten fin de combustion. De plus, l’eau contenue initialement dansle combustible et la vapeur d’eau produite lors de la combustioncondensent entièrement, donc l’enthalpie d’évaporation est alorscomplètement récupérée.

Pouvoir calorifique PCiLe pouvoir calorifique PCi (pouvoir calorifique inférieur) est lachaleur produite par la combustion complète, rapportée à unequantité de combustible. La totalité de l’eau restant après lacombustion demeure sous forme de vapeur, c.-à-d. que Penthalpied’évaporation n’est pas récupérée.

Allumage, démarrage du processus de combustionLa réaction de combustion est démarrée par une sourced’allumage, qui vaporise localement le combustible, le porte à

la température d’inflammation et démarre ainsi le processus decombustion.


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Equation de base

1 kmol combustible 1 kmol oxygène

Poids moléculaire:C =12, S =32 , H2 =2 , 0 2 = 32

12 kg C +32 kg 02 = 44kgC 02

2 kg H2 +1/2 32 kg 02 =18 kg H20

32 kg S +32 kg 0 2 = 64 kg S 02

1 kmol produit decombustion

Calcul de la combustionRapporté à 1 kg de mazout EL brûlé complètement.

Toutes les données sont en mn3 normalisés (0 °C / 1013 mbar).

- Parties combustibles (valeurs moyennes) par kg C = 0,865 kg

H2 = 0,133 kgS =0,0019 kg

- Le carbone C brûle en formant du gaz carbonique C 020,865 kg C + 2,306 kg 02 = 3,17 kg C02 =1.61 mn3 C 02

2,306 kg 0 2 =1,61 mn3 0 2Besoin d’air VL min =1.61/ 0,21 = 7,69 mn3 air / kg mazout EL

Conversion de kg en mn3Le poids moléculaire en kg a toujours un volume moléculaire de22.4 mn3

32 kg 0 2 =22.4 mn3

1 kg 0 2 = 22’- - n3 = 0.70 mn3a ^ 32

Exemple: 2,306 kg 0 2 •0.70 =1,61 mn3 0 2

L’hydrogène H2 brûle en donnant de la vapeur d’eau H2O

0.133 kg H2 +1,064 kg 02 = 1,197 kg H20 = 1,49 mn3 H20

1.064 kg 0 2 = 0.748 mn3 0 2

Besoin d’air VL mjn =0.748 / 0.21 =3.55 mn3 air / kg mazout EL14


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Le soufre S brûle en donnant du dioxyde de soufre SO20,0019 kg S +0,0019 kg 02 - 0,0038 kg S 02 = 0,0013 mn3 SO20.0019 kg O2 = 0,0013 mn3 Og

Besoin d'air V|_ mjn =0,0013 / 0,21 =0.0063 mn3 air / kg mazout EL

Volume d’air et volume des gaz de combustion par kg de mazout ELAvec combustion complète (stoechiométrique)

Gaz brûlés Vamn3

Air de combustion Vj_mn3

CO2 1,61 7,69h 2o 1,49 3.55s o 2 0.0013 0,006n 2* 8,88 -

Total 11,98* 11,246

* N2 = 79 % de l’air de combustion* 11.98 mn3 =volume des gaz brûlés humides (secs: 10,49 m

Quantité d’air et de gaz brûlé des combustibles

Combustible Besoin d’air" Quantité minimale de gaz de combustionhumides secs

V l min VA min VA minmn3/mn3 mn3/mn3 mn3/mn3

Hydrogène 2,38 2,88 1,88Monoxydede carbone 2,38 — 2.88Méthane 9,52 10,52 8.52Propane 23,80 25,80 21.80Butane 30,90 33,44 28,44Gaz naturel H 9,90 10,90 8.90

mn3/kg mn3/kg mn3/kg

Mazout EL 11,24 11,98 10,49

*\ = 1,0 mn3 =mètre cube sous conditions normales(0 °C. 1013 mbar)


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Par suite du mélange imparfait combustible/air des équipementsde combustion actuels, la combustion a lieu avec excès d’air, afinque toutes les particules de combustible puissent se combiner àde l’oxygène O2. L'air en excès ne participe pas à la combustion,mais augmente par sa chaleur sensible l’énergie perdue dans lesgaz de combustion.

VLK =

VL min

CO2 max

C 02

15,4

C 02

21

21-02

X = indice d’airV|_ =volume d’air effectif pour unréglage du brûleur

CO2 max =mazout EL 15,4% à X =1

02 et CO2 - valeurs mesurées selon le réglage dubrûleur

v l =v l min X - V[_/ Vj_ mjn

Air comburant- Section minimale libre de l’ouverture pour l’air 6,5 cm2pour 1 kW

de puissance de chaudière.- L’amenée d’air comburant doit être garantie et les ouvertures

pour l’air ne doivent pas être obstruées.

1R


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O2 / CO2 O 2/ CO2 O2/ CO2 O 2/ CO2

1.10 14.59 4.10 12.391.20 14.52 4.20 12.321.30 14.44 4.30 12.241.40 14.37 4.40 12.171.50 14.30 4.50 12.101.60 14.22 4.60 12.021.70 14.15 4.70 11.951.80 14.08 4.80 11.881.90 14.00 / nn -4-4 r»ai i.eu2.00 13.93 5.00 11.73

2.10 13.86 5.10 11.662.20 13.78 5.20 11.582.30 13.71 5.30 11.512.40 13.64 5.40 11.442.50 13.56 5.50 11.360 «n 13.49

r*a/nD.DU 11.29

2.70 13.42 5.70 11.222.80 13.34 5.80 11.142.90 13.27 5.90 11.073.00 13.20 6.00 11.00

3.10 13.12 6.10 10.923.20 13.05 6.20 10.853.30 12.98 6.30 10.783.40 12.90 6.40 10.703.50 12.83 6.50 10.633.60 12.76 6.60 10.563.70 12.68 6.70 10.483.80 12.61 6.80 10.413.90 12.54 6.90 10.344.00 12.46 7.00 10.26

7.10 10.19 10.10 7.997.20 10.12 10.20 7.927.30 10.04 10.30 7.847.40 9.97 10.40 7.777.50 9.90 10.50 7.707.60 9.82 10.60 7.627.70 9.75 10.70 7.557.80 9.68 10.80 7.487.90 9.60 10.90 7.408.00 9.53 11.00 7.33

8.10 9.46 11.10 7.268.20 9.38 11.20 7.188.30 9.31 11.30 7.118.40 9.24 11.40 7.048.50 9.16 11.50 6.968.60 9.09 11.60 6.898.70 9.02 11.70 6.828.80 8.94 11.80 6.748.90 8.87 11.90 6.679.00 8.80 12.00 6.60

9.10 8.729.20 8.659.30 8.589.40 8.509.50 8.439.60 8.369.60 8.369.70 8.289.89 8.21

10.00 8.06


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Combustion du mazout EL Teneur en soufre 1000 ppmC = 86,5% poids; H2 =13,3% poids; 02 =0.086% poidsN2 =0,014% poids; S =0.1 % poidsIl n’est pas tenu compte de l'humidité de l’air comburant.

Volume de gaz de combustion m3/kg (0 °C, 1013 mbar)

À. 1.0 X 1.1 À 1.2 X 1.3 X1.4 X1.5

c o 2 1.61 1.61 1.61 1.61 1.61 1.61h 2o 1.49 1.49 1.49 1.49 1.49 1.49

0 2 - 0.23 0.47 0.70 0.94 1.18n2 8.88 9.77 10.66 11.55 12.43 13.32s o 2 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007

Gaz humides 11.98 13.10 14.23 15.35 16.47 17.60Gaz secs 10.49 11.61 12.74 13.86 14.98 16.11Besoin d’air 11.24 12.36 13.48 14.61 15.73 16.85

composition des gaz

À. 1.0

de combustion (% vol.) humides

À. 1.1 X 1.2 X, 1.3 X IA X 1.5

c o 2 13.4 12.3 11.3 10.5 9.8 9.2H20 12.4 11.4 10.5 9.7 9.1 8.5

0 2 - 1.8 3.3 4.6 5.7 6.7n2 74.1 74.5 74.9 75.2 75.4 75.7s o 2 0.006 0.005 0.005 0.005 0.004 0.004

Composition des gaz de combustion (% vol.) secs

X 1.0 X1.1 311.2 A. 1.3 A 1.4 A. 1.5

C 02 15.4 13.9 12.7 11.6 10.8 10.0

h 2o - - - - - -

o 2 - 2.0 3.7 5.1 6.3 7.3

N2 34.6 84.1 83.6 83.3 82.9 82.7

s o 2 0.007 0.006 0.006 0.005 0.005 0.004


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Puissance de chauffage Qk

besoin du bâtiment selon norme SIA

Puissance thermique de combustion Qppour production de la puissance de chaudière Qk avec un rendement de chaudière r|K

QF = QK / rjK Exemple: r\K = 0,93(93%)

Qk = 50 kW

QF = 50 / 0.93 = 53,7 kW

Quantité de combustible mazout EL requiseQF / Hu = Qf / 11,86 kWh/kg = mazout EL (kg/h)

Exemple: QF = 53,7 kWVEL= 53.7 /11,86 = 4,5 kg/h = 5,3 l/h

Calcul des pertes par gaz de combustionA partir du taux de C 02 dans les gaz

QA =(tA -«L) [ 4 L +B]co2

A partir du taux de 0 2 dans les gaz

PA =(.A -«L) [ - ^ 0T + S]

qA = pertes par gaz de combustion en %tA = température des gaz de combustion en °Ct|_ = température de l’air comburant juste avant la bride

d’aspiration du brûleur en °C02 = taux d’oxygène des gaz de combustion secs en %vol.

C 02 = taux de dioxyde de carbone des gaz de combustion secsen % vol.


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MazoutEL

Gaz naturel Gaz liquéfié etmélange gaz liquéfié-air

A l 0.496 0.375 0.42a2 0.673 0.653 0.63B 0.0071 0.0096 0.008

Perte de chaleur qA par les gaz de combustion lors de la

combustion de mazout EL16

14

12

10

<cr

6

4

2

060 80 100 120 140 160 180

At =t/\- t|_ in K

Les appareils à condensation utilisent le gain de chaleur supplémentaire obtenu lors de la condensation des gaz de combustion;le rendement, rapporté au pouvoir calorifique PCi, peut alors êtresupérieur à 100%.


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Chauffage à gaz

Pour la production de chaleur dans les installations techniques, on

distingue entre gaz naturel et gaz liquéfié (propane, butane).

Gaz naturelLe gaz naturel est un gaz naturel combustible qui est extrait desprofondeurs de la terre. Le gaz naturel est composé à plus de 90%d’un gaz incolore et inodore appelé méthane (CH4), l’hydrocarburele plus simple qui existe dans la nature. Le gaz naturel est extraitdu sol par forage et transporté jusqu’aux consommateurs par dessystèmes de conduites souterrains. Le méthane est égalementproduit à la surface de la terre lors de processus de fermentation

en conditions anaérobies. notamment dans les marais, les stationsd'épuration ou les élevages d’animaux (biogaz). Le gaz naturel estparfaitement adapté aux chaudières à condensation.Il n’est pas toxique.

Le méthane (CH4) comprend 1 molécule de carbone et 4 molécules d’hydrogène

Gaz liquéfié (propane/butane)Les hydrocarbures gazeux comme le butane ou le propane peuventêtre liquéfiés sous une pression de quelques bar et peuvent êtrestockés avantageusement (leur énergie étant concentrée dans un

petit volume).


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Quantité de gazLes quantités de gaz sont mesurées suivant le volume (V) qu'ellesoccupent. Le volume d’une certaine quantité de gaz dépend des

grandeurs d’état absolues que sont la température du gaz etla pression du gaz. L’unité du volume de gaz est le mètre cube(m3). L’état normalisé d’un gaz est caractérisé par les grandeursabsolues suivantes: température de 273.15 K (0 °C) et pression de1013.25 mbar. sec. Les grandeurs d’état du gaz au lieu de mesurecaractérisent son état lors de l’exploitation (p. ex. 285 K, 973 mbarhumide).

Pour le gaz naturel sec (degré de saturation du gaz avec vapeurd!eau


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La densité (p) est le rapport entre la masse et le volume d’un gazen kg/m3. Elle indique la masse de 1 m3de gaz. En conditionsnormales, la densité est donnée en pn.

Exemple:Rapport de densité du gaz naturel d =0.64 (air= 1) à 0 °C. 1013 mbar Densité de l’air sec p[_ à 0 °C = 1.293 kg/m3

PG = 0.64 •1,293 kg/m3= 0.828 kg/m3

Pouvoir calorifique PCsLe pouvoir calorifique supérieur PCS (GCV selon SIA 384/1:2009)en kWh/mn3 ou MJ /m3n d’un gaz est la quantité de chaleurproduite par la combustion complète de 1 m3de gaz (calculéen conditions normales), si les produits de combustion (début

et fin) sont théoriquement refroidis à 0 °C et que l’eau contenueinitialement dans le combustible - ainsi que la vapeur d'eauproduite par !a combustion - condensent complètement. Celasignifie que l’enthalpie spécifique d’évaporation est complètementrécupérée.

Pouvoir calorifique PCjLe pouvoir calorifique inférieur PCj en kWh/mn3ou en MJ /mn3d’ungaz est la quantité de chaleur produite par la combustion complètede 1 mn3de gaz (calculé en conditions normales), si les produits decombustion (début et fin) ont une température de 0 °C. La totalitéde l’eau restante après la combustion demeure sous forme devapeur, c.-à-d. que l’enthalpie d’évaporation n'est pas récupérée.

Charge thermique QLa charge thermique en kW d’un appareil à gaz est la quantité dechaleur qui lui est fournie dans le gaz, par unité de temps.

Charge thermique nominale Q j jLa charge thermique nominale est la charge thermique maximale(kW) indiquée sur la plaque signalétique de l’appareil par lefabricant et qui ne doit pas être dépassée lors du réglage.

PGd =

d = rapport de densitép0 = densité d’un gaz (kg/m3)pL = densité de l’air (kg/m3)


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Equivalents volumiques des agents énergétiquesGaz naturel

MJ kWh mn3 m31 kg de mazout EL PCj 42,6 11,83 1.16 =1,291 kg de mazout EL PCS 45,2 12,56 1,11 =1,231 litre de mazout EL PCj 36.21 10.06 0,99 =1,101 litre de mazout EL PCS 38,42 10,67 0,94 =1.04Soit p mazout EL 850 kg/m3

Gaz naturelEtat norma/isé (mnJj Etat lors de l'exploitation (m3)0 °C/ 1013 mbar p. ex. =20 0C/ 980 mbar

MJ kWh MJ kWh

1 mn3PCj 36,70 10,20 1 m3 PCj 33.09 9,191 mn3PCS 40.70 11,30 1 m3 PCS 36,66 10.18

Condensât- La valeur indicative pour la quantité d’eau de condensation

produite lors de l'utilisation de la chaleur de condensation avecle gaz naturel s’élève à environ 0,12 l/kWh.

En moyenne sur l’année, environ 50% de la valeur maximale estproduite, ce qui représente une quantité de condensât d’environ5 I par jour pour une maison famiiiaie.

- L’évacuation du condensât avec ou sans neutralisation doitrespecter les prescriptions locales.

- En cas de recours à une neutralisation, la capacité de chargede l’agent de neutralisation doit être déterminée de sorte que laneutralisation puisse être maintenue sans remplissage pendantau moins un an.

- Lorsque le condensât peut être évacué via la chaudière, laprésence d’un piège à condensât dans !e système de conduitede gaz de combustion est inutile.

- Les conduites d’évacuation du condensât doivent être fabriquées dans des matériaux résistant à la corrosion. Elles doiventavoir un siphon et être installées avec une pente suffisante.

Valeurs indicatives pour le condensâttD1 (°C) 20 25 30 35 40

H L _________________________________________________________

Gaz naturel kg/kWh 0,13 0,12 0,1 0.08 0,06Gaz liquéfié kg/kWh 0,09 0.08 0,07 0,05 0,03

t = température de retour de la chaudièreRLkg/kWh = production approximative de condensât (installa

tion avec chaudière à gaz à condensation)


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Valeur pH du condensât des gaz de combustionCondensât des gaz de combustion du gaz naturel 3.8 - 5.4

Aération des locaux et amenée de l’air comburantL’amenée d'air comburant doit être garantie. Les ouverturespour l’air ne doivent pas être obstruées. Pour une amenée d’aircomburant directement à la chaudière, il convient d’utiliser leraccordement pour amenée direct d’air comburant. La section libreminimale de l’ouverture pour l’air peut être obtenue comme suit:

- Exploitation dépendante de l’air ambiant: A, O6 cm2pour 1kW de puissance de chaudière, mais au moins 200 cm2

- Exploitation indépendante de l’air ambiant avec conduite d’air comburant pour la chaudière:0,8 cm2pour 1 kW de puissance de chaudière.

La perte de charge de la conduite d’air comburant doit être prise encompte lors du dimensionnement du système de conduites des gazde combustion.L’air frais (air comburant et air ambiant) doit provenir directementde l’extérieur, indépendamment des charges therrjaiques-ooaiinalesdes appareils à gaz. ^ d - \ Y C . A -

Evacuation des gaz de combustion- Les installations de gaz de combustion doivent être insensibles

à l’humidité, résistantes à la corrosion et aux acides, étanches àla surpression et au condensât, et doivent s’étendre en continu

jusqu’au-dessus du toit, si possible de manière verticale et sansmodification de section.

- La section de l’installation de gaz de combustion doit êtreplanifiée et dimensionnée avec soin par l’installateur ou lefabricant d’installation de gaz de combustion dans le respectdes prescriptions. /*\

- Directives gaz SSIGE- Les installations de produits de combustion se basent sur les

normes SN EN 13384 et SN EN 1443- Association Suisse des conduits de fumée et d’évacuation.

ASCFC- Directive de protection incendie AEAI- PROCAL Explications relatives à la Directive de protection

incendie Installations thermiques

Références


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Installations de gaz de combustion/cheminées

Installations de gaz de combustion en surpressionLes générateurs de chaleur modernes (chaudières à condensation)fonctionnent à de faibles températures de gaz de combustion etdoivent être adaptés aux installations de gaz de combustion homologuées conformes aux prescriptions.Les installations de gaz de combustion doivent être insensibles à

l’humidité, résistantes à la corrosion et aux acides, à la surpressionet au condensât.

Systèmes de conduites des gaz de combustionLes systèmes de conduites des gaz de combustion peuventêtre exploités de manière dépendante ou indépendante de l’airambiant. En cas d'exploitation indépendante de l'air ambiant, l’aircomburant est préchauffé selon le principe de contre-courant etest directement amené au «-

Aircomburant

la gaine [

Exemple ExempleExploitation dépendante Exploitation indépendantede l’air ambiant de l'air ambiant


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P lanification- La chaudière à condensation et l’installation de gaz de com

bustion doivent être compatibles au niveau de la température

maximale autorisée des gaz de combustion(type A = 80 °C. type B = 120 °C. type C = 160 °C).

- En règle générale, les gaz de combustion sont évacués en surpression.

- La pression de refoulement disponible (surpression au niveau dela buse de gaz de combustion de la chaudière) doit être prise encompte.

- La température des gaz de combustion peut être inférieure à 40 °C.- Il faut garantir une température de paroi interne au niveau de

la sortie de l’installation des gaz de combustion suffisammentélevée afin d'éviter le gel de la section en hiver.

- La limitation de température des gaz de combustion est habituellement effectuée par un limiteur de température de sécuritédans la conduite des gaz de combustion du générateur de chaleur. Les limiteurs de température de sécurité sont généralementintégrés dans le générateur de chaleur.

- Le calcul exact de la conduite de gaz de combustion dépend del’installation.

- Le condensât des gaz de combustion issu de l’installation degaz de combustion ou du générateur de chaleur doit être évacuédans les règles de l’art conformément aux prescriptions locales.

- Le condensât issu du système de conduites des gaz de com

bustion peut être évacué par la chaudière avec les chaudières àcondensation Hoval. Un piège à condensât n’est plus nécessaireavec le système de conduites des gaz de combustion.

Installations de gaz de combustion en dépressionII s’agit de systèmes homologués par l'Association des établissements cantonaux d’assurance maladie (AEAI) qui permettentl’évacuation des gaz de combustion des appareils de chauffage àcombustibles solides, liquides et gazeux. Ces installations doiventrésister à une température de gaz de combustion de 400 °C lors

d’un fonctionnement continu et être résistantes au feu. La sectiondoit être adaptée à la puissance de l’appareil de chauffage raccordé. Les données particulièrement importantes sont le type decombustible, la puissance de l’appareil de chauffage, la température et le débit des gaz de combustion, la construction et lahauteur utile de la cheminée. Pour des raisons de sécurité, le tuyau


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d’évacuation entre la chaudière et la cheminée ainsi que l’intérieurde la cheminée doivent être en permanence en dépression danstoutes les conditions d'exploitation du générateur de chaleur.

Les cheminées doivent être verticales et sans modification desection jusqu’au-dessus du toit. Si elles sont obliques, l’inclinaisonne doit pas être supérieure à 45° par rapport à la verticale. Les installations de gaz de combustion doivent s’élever suffisamment haut

au-dessus du toit (en général 0,5 m au moins au-dessus du faîteconformément aux recommandations de l'OFEFP) pour garantir la parfaite évacuation des gaz de combustion à l’extérieur et éviterleur évacuation sous des saillies du bâtiment ou du toit.Les ouvertures de nettoyage sont nécessaires pour le nettoyage etl’entretien en bonne et due forme des cheminées. Les ouverturesde nettoyage sont interdites dans les pièces où sont fabriquées,traitées ou stockées des matières inflammables. Dans les sallesde séjour et les chambres à coucher, les ouvertures de nettoyagedoivent être étanches au gaz et disposer d’un revêtement de protection incendie.

Autres recommandations- Les installations de gaz de combustion doivent être conçues et

exécutées selon les normes SN EN 13384 et SN EN 1443- Programme de calcul pour installations de gaz de combustion,

p. ex. phoenix- Notice PROCAL concernant les installations de gaz de combus

tion pour générateurs de chaleur modernes - recommandationspour la planification et la réalisation; www.procal.ch

- Notice PROCAL concernant les caractéristiques de dimension

nement des installations de gaz de combustion; www.procal.ch- Association suisse des conduits de fumée et d’évacuation; www.

ascfe.ch- Directive de protection incendie Installations thermiques de

l’AEAI (25-03d); www.vkf.ch- Directives gaz SSIGE- Chaque installation de gaz de combustion doit être marquée- La chaudière et l’installation de gaz de combustion constituent

un système interdépendant qui doit être étudié et dimensionnéavec soin.

- Ordonnance sur la protection de l’air (OPair)

- Office fédéral de l’environnement (OFEFP)

http://www.procal.ch/http://www.procal.ch/http://www.vkf.ch/http://www.vkf.ch/http://www.procal.ch/http://www.procal.ch/


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Exemple d’une installation de gaz de combustion résistant au feude cheminée fonctionnant en dépression, montée dans maçonnerie

^ d’entourage / paroi intérieure non portante,

p. ex. avec chaudière à bûches Hoval AgroLyt®ou chaudière à granulés de bois Hoval:] BioLyt

c i

Enchevêtrure

Ouverture de nettoyageEl 30 (icb)

Tirage

Tuyau intérieur

Isolation thermique (icb)

Gaine extérieure

Maçonnerie d’entourage(voir RPI 402)

Paroi intérieure non portante(voir RPI 403)

Sac à suie

Ouverture denettoyage inférieurehorizontale

Tuyau d’évacuation

Ouverture decontrôle et denettoyage

Appareil dechauffage

Un limiteur de tiragede cheminé (limiteurde tirage/clapet de déflagration) doit êtreinstallé dans le tuyaud’évacuation.


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Chauffage à bûches

Le bois est considéré comme neutre en CO2: lors de sa croissance. il absorbe autant de CO2 qu’il n’en rejette lors de la combustion ou de la fermentation.

Accroissement annuel des forêts suisses:9 à 10 millions de mètres cubesExploitation moyenne par an: 4.5 millions de mètres cubesExploitation du bois-énergie actuelle

par an: 2,6 millions de mètres cubesPotentiel annuel de bois-énergie: 5 millions de mètres cubes

Sont considérés comme bois de chauffage selon l’OPair:a) le bois à l’état naturel et en morceaux, y compris son écorce, en

particulier les bûches ou les briquettes sans liant, les brindilles etles pives:

b) le bois à l'état naturel sous une autre forme qu’en morceaux,comme par exemple sous forme de bois déchiqueté, copeaux,sciure, poussière de ponceuse ou écorce:

c) les résidus de l’industrie du bois et de son artisanat ainsi quedes chantiers de construction, dans la mesure où le bois n'estpas imprégné d’un enduit ni recouvert d’un revêtement renfermant des composés organo-halogénés.

d) les granulés de bois à base de sciure et de copeaux de bois

P ouvoirs calorifiques (PC), bois séché à l’air avec 15% d’humidité résiduelle

Densité brute Pouvoir calorifiqueFeuillus g/dm3 kWh/fm kWh/st kWh/kg

Erable 600 2’600 1’900 4,1Bouleau 640 2’700 1’900 4.3

Hêtre 680 2’800 2’100 4,0Chêne 680 2’900 2’100 4,2Peuplier 410 1700 1’200 4.1

ConifèresEpicéa 430 2’100 1’500 4,5Pin 510 2’300 1’700 4,4Mélèze 550 2’300 1700 4,4

Sapin 410 2’000 V400 4,5

Les taux d’humidité supérieurs entraînent tous les 10% une diminution du pouvoir calorifique d’environ 9%. Les bûches présentant

un taux d’humidité supérieur à 20% ne doivent pas être brûlées.


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Relation entre teneur en eau (w) et humidité (u)

Teneur en eau w (%) 50 40 __ 30^ __ 20

Humidité du bois u (%) 100 66,7 42,9 25

Relation entre teneur en eau et pouvoir calorifiqueLa teneur en eau modifie également le pouvoir calorifique du bois.

Etat de stockage Teneur en eau (w) Pouvoir calorifique (PCi)

Bois fraisBois stocké un étéP /\!« »*'+/-'.r»l//-\ Oonc1DUü iiuur\c c. ai io

50 - 60%25 - 35%m . ô o/nl V *— w / U

2,0 kWh/kgenv. 3.4 kWh/kg>env 4,0 kWh/ka

Conversion d’un stère en kg1 st. hêtre = env. 484 kg1 st. épicéa =env. 349 kg (séché à l’air)

Equivalent mazout5 à 6 stères de feuillus ou7 à 8 stères de conifères équivalent à env. 1000 I de mazout

Définitions1 m cube de bois plein (fm) Unité de mesure pour 1 m3de billonsde bois

1 stère (st)Unité de mesure pour des morceaux de bois empilés ou déversésdont le volume total - y c. les espaces d'air - fait 1m3(bûches,billes, rondins etc.)

1 mètre cube en vrac (Sm3)Unité de mesure pour 1 mètre cube de morceaux de bois déversés

en vrac (bûches, plaquettes, copaux etc.)

1 tonne de bois anhydre (absolument sec) (t atro)Unité de mesure pour le poids d’une masse de bois absolumentsec (tonne).


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Conversions1 mètre cube de bois plein (fm) bois rond

= 1A st bûches= 1,2 st bûches empilées= 2 Sm3 bûches déversées= 2.5 Sm3 de plaquettes fines (G 30)

1 st de bûches 1 m de long empilé= 0,7 fm bois rond

= 0.8 st bûches empilées= 1.4 Sm3 bûches déversées

1 st de bûches empilées, prêtes pour la combustion= 0.85 fm bois rond= 1.2 st bûches= 1.7 Sm3 bûches déversées

1 Sm3de bûches déversées, prêtes pour la combustion= 0.5 fm bois rond= 0,7 st bûches= 0.6 st bûches empilées

1 st (stère) = 1 m3(bois empilé ou déversé)1moule = 3 stères1 stère bois de feuillus(hêtre) = 480 - 550 kg1 stère de bois de conifères(sapin) = 330 - 400 kg

Besoin de combustible annuel approximatif de bûches en stère(Source OFEN)

Plateau suisse Assort, bois dur 3)Besoin de combustible annuel1) = Qh ,requis ' 1-4̂Accnrt l~>nie tonrlra 4)

Besoin de combustible annuel1) = Qh ,requis 'Altitude >800 m Assort, bois dur3)

Besoin de combustible annuel1) = Qh,requis ' 1>62̂Assort, bois tendre 4)Besoin de combustible annuel1) = QH.requis ' 2.12^

Qh ,requis = puissance de chauffage requise à la température dedimensionnement [kW]Besoin de combustible annuel en stère de bois

2) Facteur de besoin3) Bois dur: hêtre, chêne, frêne, arbres fruitiers etc.

4> Bois tendre: épicéa, sapin, pin, peuplier etc.


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Dimensionnement de la chaudière à bûches(Source SuisseEnergie; www.garantie-de-performance.ch)

Confort d’utilisation

Le confort d'utilisation lié au chargement de la chaudière estdéterminant pour le dimensionnement de la chaudière à bûches.

Chaudière standard• A Qh, requis la chaudière est dimensionnée pour deux

chargements par jour.• Pendant la période de chauffage, un seul chargement par jour

suffit 3 jours sur 4.

Chaudière confort* A Qh, requis la chaudière est dimensionnée pour un chargement

par jour.* Le supplément de confort que constitue l’unique chargement

quotidien à Qh , requis a pour conséquence de doubler lachambre de remplissage de la chaudière. L’augmentationen conséquence du volume de l’accumulateur entraîne uneaugmentation des pertes de chaleur et une diminution durendement annuel.

Dimensionnement de la chaudière à bûches

240 800

G)

s 180 600 iE

ci oro t* o■§ 120 400 Z i

-, o>

£ ôjO■a> as v SI O)*5 _ O ^a 5 0 2 00 oroO

0

0 10 20 30 40

Puissance de chauffage normalisée PCen kW

http://www.garantie-de-performance.ch/http://www.garantie-de-performance.ch/


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Marche à suivre1. Déterminer la puissance de chauffage normalisée OpQ à la

température de base2. Définir le confort d’utilisation avec l’utilisateur3. Sur la base des données du fabricant, choisir la chaudière qui

assurera au minimum la qualité de chaleur nécessaire par chargepour le type de bois prescrit ou qui présentera la capacité decharge requise.

Exemple Dimensionnement et choix de la chaud ière 1. p q =10 kW inscrit sur le graphique de dimensionnement2. Choisir le confort d’utilisation standard

-► Souhait Qgen.out = 120 kWh ou m =36 kg3. Choix de la chaudière sur la base des données du fabricant

-► La chaudière à bûches est choisie (p. ex. Hoval AgroLyt" )-► Chaleur utile par charge de bois tendre Qgen.out =135 kWh

Puissance thermique nominale Qgen.out,nom = 24-► Plus petite puissance thermique ĝen.out.min = 12 kW

Dimensionnement de i’accumuiâteurLa plus petite puissance thermique Qgen.out,min> à laquelle lesexigences d’émission sont respectées, est déterminante pour lecontenu requis de l’accumulateur. Plus cette puissance est faibleen pourcentage de la puissance thermique nominale, plus lecontenu requis de l’accumulateur diminue. La plus petite puissancede chauffage est déterminée lors de l’expertise-type et figure dansla documentation technique.Le voiume de stockage minimum est défini conformément a la

norme EN 303-5 [1].

vacc - K •Qgen.out ■( 1 - 0.3 • P̂ C ĝen.outmin)

Vacc correspond au volume de stockage minimum del’accumulateur en I

K 15 l/kWh (caractéristique spécifique del’accumulateur)

Qgen.out chaleur utile par charge en kWh

(|>P0 puissance de chauffage normalisée en kW

c|)gen,out,min Plus petite puissance thermique en kW


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Chaleur utile par charge Qgeni0ut (kWh)

L’équation est basée sur une puissance de chauffe nécessaire de30% de la puissance de chauffage normalisée et une montée entempérature de l’accumulateur de 57 K. La plus petite puissancethermique représente en règle générale 50 à 80% de la puissancethermique nominale.Autres indications sur le dimensionnement de l'accumulateur:www.garantie-de-performance.ch

Exemple Dimensionnement de l’accumulateurLe volume de stockage minimum est déterminé selon les donnéesde l'exemple de dimensionnement.

Vacc = 15 •135 •( 1 - 0.3 •10/12) = 1520 I



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P lanification du chauffage à bûches• Les chaudières à bûches doivent comporter une température de

chaudière minimum et une température de retour minimum.• L’installation d’un limiteur de tirage avec clapet de déflagration

est absolument nécessaire. Il peut être monté dans la conduited’évacuation ou dans la cheminée à l’intérieur de la chaufferie.

• Le tirage minimum requis et le tirage maximum doivent être prisen compte lors du calcul de la cheminée / installation de gaz de

combustion.• Il peut être nécessaire de prévoir des clapets d'airannexes pou r

limiter le tirage de la cheminée.• Conformément à la directive SICC 93-1. les vases d’expansion

sous pression ne sont autorisés que si une sécurité thermique dedécharge est installée, laquelle est composée d’un échangeur dechaleur installé dans la chaudière et d’une vanne de déchargethermique.

• La sécurité thermique de décharge doit être raccordée au réseaud’eau froide.


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Chauffage à granulés de bois

P ropriétés des granulés de bois

Pouvoir calorifique PCi = 4,9 kWh/kgDensité brute = 1200 kg/m°Densité en vrac = 650 kg/m3Densité énergétique = 3200 kWh/m3

Conversion2 kg de granulés1 m3 de granulés1 tonne de granulés

= env. 1 litre de mazout EL= env. 330 litres de mazout EL= env. 1,5 Sm3 (mètre cube en vrac)= env. 500 litres de mazout EL= env. 5000 kWh

Stockage du combustible(Source Suissetnergie; www.garantie-de-performance.ch)

Le local de stockage doit si possible contenir la quantité de combustible (granulés) nécessaire pour un an. Son volume peut êtreévalué comme suit.

ŝtockage = ĈPC ' m3/kWVstockage correspond au volume du local de stockage en m3P0 correspond à la puissance de chauffage normalisée en kW

Généralement, le volume du local de stockage ne peut être rempli

qu’aux 3/4.

Exemple Calcul du volume de stockagePuissance de chauffage normalisée p q = 31 kW-► Volume du local de stockage = 28 m3-► Volume utile = 21 m3

P lanification du chauffage à granulés de bois• Les chaudières à granulés de bois doivent comporter une tem

pérature de chaudière minimum et une température de retourminimum.

• Un accumulateur d’énergie peut être recommandé. Il est nécessaire lorsque la chaudière est surdimensionnée, par exempledans les constructions Minergie dans la zone de charge partielle.

• Dans le cas des installations sans accumulateur et des grandesquantités d'eau (assainissement), il est conseillé d’installer unepompe de circuit de chaudière pour une régulation optimale.



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• L’installation d’un limiteur de tirage avec clapet de déflagrationest absolument nécessaire. Il peut être monté dans la conduited’évacuation ou dans la cheminée à l’intérieur de la chaufferie.

• Le tirage minimum requis et le tirage maximum doivent être prisen compte lors du calcul de l’installation de gaz de combustion.

• En hiver, les chaudières à granulés doivent être nettoyées toutesles 2 semaines environ à l'aide de l’outil spécial fourni et d'unaspirateur pourvu d’un réservoir à cendres.

• Les locaux de stockage de granulés doivent être régulièrementnettoyés (tous les 3 ou 4 ans) et la sciure qui en provient doit êtreéliminée!

• Les dispositifs techniques de sécurité et d’expansion nécessaires pour l’installation de chauffage doivent être dimensionnés etinstallés selon les règles de la technique (voir SICC 93-1).

• Planifier les silos et les citernes à granulés selon les indicationsdes fabricants.

• Respect de la note explicative de protection incendie pour leschauffages à granulés de l’AEAI 5.5.03 / 106 - 03f

• Planifier les locaux de stockage de granulés selon les indicationsdes fabricants.

• Planifier des tuyaux de remplissage des granulés courts et veillerà l’accessibilité par les camions. Longueur entre camion et prisede remplissage: au maximum 25 à 30 m. Le dégagement depoussière est nettement plus important avec de longues conduites et des changements de direction.

Évacuation des cendresLe bois est considéré comme un combustible respectueux del’environnement. Afin de satisfaire cette réputation, les cendresproduites lors de la combustion du bois doivent également êtreéliminées de manière écologique. En raison des propriétés descendres et des organisations d’élimination existantes, les règles

applicables sont les suivantes:Les cendres des chauffages à bois doivent être éliminées avecles ordures ménagères par le biais des usines d’incinération desordures ménagères (UIOM). Attention: ne mettre aux ordures queles cendres refroidies.

Toutes les substances non combustibles et non volatiles du boisrestent dans les cendres. Outre les éléments nutritifs tels que lepotassium et le phosphate, les cendres contiennent également dessubstances polluantes. Selon la qualité du bois et de la combustion. les cendres sont chargées en métaux lourds, dioxines etautres substances polluantes. Une élimination inappropriée descendres peut donc nuire aux sols et aux cours d'eau. De nombreuses études ont démontré la très forte teneur en polluants des


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cendres issues des chauffages à bois.L'utilisation des cendres comme engrais dans l’agriculture ou dansles jardins pose donc problème. Par contre, la collecte des ordures

ménagères est un moyen d’élimination des cendres plus sûr etaccessible à tous.

P articules finesLes particules fines constituent un mélange de poussières microscopiques et sont issues principalement de la combustion incomplète. Les chauffages à bois modernes rejettent peu de particulesfines en raison des valeurs limites d’émission fixées par la loi. Lorsdu choix de la chaudière, il convient de faire attention au label dequalité d’Energie-bois Suisse. Il garantit que le chauffage, exploitécorrectement, présente un rendement élevé et ne dégage que defaibles émissions. Les installations existantes peuvent être équipées d’un filtre électrostatique.

Valeurs limites d’émission"!) pour les particules (OPair)Chaudière à bûches: 60 mg/m3 à partir du 1.1.2008

(50 mg/m3 à partir du 1.1.2011 )Chaudière à granulés de bois: 60 mg/m3 à partir du 1.1.2008

(50 mg/m3 à partir du 1.1.2011)1) teneur de réference en oxygène: pour chauffages à bois 13%

Normes et directives- CEN EN 303-5:1999-09. chaudières de chauffage Partie 5,

chaudières spéciales pour combustibles solides, à chargementmanuel et automatique, puissance utile inférieure ou égale à

300 kW - Définitions, exigences, essais et marquage

Bibliographie- EN 303-5:1999-09, chaudières de chauffage - Partie 5, chaudiè

res spéciales pour combustibles solides, à chargement manuelet automatique, puissance utile inférieure ou égale à 300 kW -Définitions, exigences, essais et marquage

- SIA 384/1:2009 Systèmes de chauffage dans les bâtiments -bases générales et performances requises

- Energie-bois Suisse, Zurich, www.holzenergie.ch- Règlement label de qualité CH, 2007- Déclaration de conformité pour les chaudières à chargement

manuel, 2008- AEAI Association des établissements cantonaux d’assurance

maladie www.vkf.ch- Norme de protection incendie- Directive de protection incendie Installations thermiques- Garantie de performance Installations techniques:

www.garantie-de-performance.ch

http://www.holzenergie.ch/http://www.vkf.ch/http://www.garantie-de-performance.ch/http://www.garantie-de-performance.ch/http://www.vkf.ch/http://www.holzenergie.ch/


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Pompes à chaleur

La pompe à chaleur est une machine thermodynamique qui captel’énergie solaire resp. la chaleur contenue dans l'environnementet l’amène d’un niveau de température faible à un niveau detempérature élevé. Pour 100% de chauffage, seulement environ25% d'énergie d’entraînement électrique sont nécessaires. Lecœur de la pompe à chaleur est le circuit frigorifique dans lequel

circule un fluide présentant un point d’ébullition extrêmement bas.Le circuit frigorifique comporte essentiellement quatre composants. évaporateur - compresseur - condenseur - vanne de détente.

Liquide : VapeurC0cn w *CD *CL

3

1

CDcnGO0303

Condenseur

x -Organe_de

réglageCompresseur

O

Évaporateur

P rincipe de fonctionnement• Le fluide frigorifique prélève la chaleur de l’environnement

(source de chaleur) dans l'évaporateur• Compression et augmentation de la température du fluide

frigorifique dans le compresseur (p. ex. avec électricité)• Transmission de la chaieur à i’eau de chauffage dans le

condensateur (exploitation de la chaleur)• Détente et refroidissement du fluide frigorifique pour unenouvelle évaporation

Fluide frigorifiqueLe choix du fluide frigorifique utilisé dans la pompe à chaleur a uneinfluence sur le domaine d’utilisation.Les pompes à chaleur Hoval utilisent les fluides frigorifiques nonpolluants ci-dessous et sont destinées à l’utilisation suivante:R 134 a pour une température de départ du chauffage max. de 65 °CR 407C pour une température de départ du chauffage max. de 55 °C

R 41OA pour une température de départ du chauffage max. de 55 °C


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Mode de fonctionnement des pompes à chaleur

Puissance de chauffage QhContrairement à d’autres générateurs de chaleur, la puissance de

chauffage d’une pompe à chaleur évolue en fonction des conditions d'exploitation dans lesquelles elle est utilisée. Le graphiqueci-dessous correspondant à une pompe à chaleur air/eau montreque la puissance de chauffage dépend avant tout de la température de la source de chaleur, l’influence de la température du systèmede chauffage est bien moindre.

Caractéristique de puissance de la pompe à chaleur air/eau

Température de la source °C (température extérieure)

C'est pour cette raison que les pompes à chaleur doivent êtreadaptées au bâtiment au bon point de fonctionnement. Pourindiquer la puissance thermique d’une pompe à chaleur et pouvoirla comparer avec d’autres pompes à chaleur, il convient toujoursd'indiquer la condition d'utilisation. Les désignations suivantes ontdonc été fixées:

Pompe à chaleur eau glycolée/eaup. ex. B0/W35: température de l’eau glycolée 0 °C départ de

chauffage 35 °CPompe à chaleur eau/eaup. ex. W10/W35: température de l’eau 10 °C départ de chauffage 35 °C

Pompe à chaleur air/eaup. ex. A2/W35: température de l’air 2 °C départ de chauffage 35 °C


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Puissance de froid QkLa puissance de froid de l’évaporateur est déterminée grâce à lapuissance de chauffage et à la puissance électrique absorbée Pélpar la pompe à chaleur pour chaque condition d’exploitation:

|Qk =QH-pé1

Installations de source de chaleur

Pompes à chaleur eau glycolée/eau• utilisent Peau giycoiée pour prélever la chaleur présente dans le

sol et la restituer à l'eau de chauffage.• peuvent être associées à des sondes géothermiques et à des

collecteurs terrestres. La source de chaleur détermine les zoneslibres nécessaires.

• Faire appel à une entreprise spécialisée qualifiée pour la planification et la réalisation de l’installation de source de chaleur.

• Tenir compte des valeurs limites de température de service de laPAC et les respecter.

Sondes géothermiques(Valeurs du Plateau suisse)• Les installations de sonde géothermique sont soumises à autori

sation (compétence: cantons).

• Les valeurs suivantes ne doivent pas être dépassées:quantité d’énergie annuelle de 100 kWh par mètre ainsi qu’env.2000 heures à pleine puissance par an pour une charge de lasonde géothermique de 50 W/m (Plateau suisse).

• Optimisation du nombre de sondes et de la taille, éviter de fortespertes de charge (attention au courant de la pompe!).

• Les installations de sonde géothermique ne doivent pas êtreutilisées pour le séchage des bâtiments car les conditions générales ne sont généralement plus respectées.

• L’installation de sonde géothermique peut également être utiliséeen tant que «source de froid» à des fins de refroidissement (free

cooling).


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Longueur de sonde approximative:- Longueur totale en mode

chauffage env. 15 m/kW depuissance de chauffage

- Supplément production d'eauchaude env. 20%

- Supplément pour autresconsommateurs de chaleur,

p. ex. piscine extérieure, à prendreen compte avec prudence (bien définir les besoins).

Exemple: Dimensionnement approximatif de sondes géothermiques(Valeurs du Plateau suisse)

Avec Puissance de chauffage requise 11,6 kW Température du système de chauffage 40/35 °CLongueur ds sonds géothsrroiQüs requise11.6 kW •15 m/kW 174 m

Choisi Hoval Thermalia” (12)Puissance de chauffage à B0/W40 11,81 kW

Puissance de chauffage à B0/W35 12,00 kW(point normalisé)Puissance électrique P - 2,68 kW

Pi ii«;9 kW

Puissance de prélèvement spécifique 9320W/ 174 m = 53.60 W/mSondes géothermiques

(Duplex DN 32) 2 •90 mPuissance de prélèvement

spécifique effective 9300 W /180 m = 51,80 W/m


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Pompes à chaleur eau/eauLa qualité des eaux souterraines et des eaux de surface n'étantpas toujours garantie, il convient d’installer du côté de la source un

échangeur de chaleur pour la séparation des circuits. Celui-ci doitêtre fabriqué dans un matériau résistant à la corrosion et facile ànettoyer (modèle vissé).Afin d’éviter la formation de givre dans l'échangeur de chaleur,il convient d’installer dans le circuit d’eau souterraine, aprèsl’échangeur de chaleur, un thermostat et un contrôleur de débit: unsurveillant de pression doit être prévu côté PAC.

Valeur indicative du débitd’eau souterraine ou de

surface 180 l/h par kW depuissance de chauffage

Exemple de dimensionnement d’un échangeur de chaleur

Avec Puissance de chauffage requise 21,5 kWt - départ de chauffage + 40 °Ct - eau de nappe phréatique + 10 °C

Choisi Hoval ThermaliaM(19)Puissance de chauffage àB5/W40 21,92 kWPuissance électrique P - 4,76 kW

Puissance de froid 17.16 kW


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Puissance del'échangeur 17,16 kW

? I

_ J ~”̂ f -

\ h x i -»r -*0—X g r -v

u (2 y -̂x -̂f

à

?

eau souterraine10 / 5 °C2,95 m3/h

eau glycolée(20% d’antigel)7 /4 °C5.17 m3/h

QDébit volumique V = ------- •3.6 = m3/h

c ■A t

v = débit volumique (m3/h)

Q = puissance de chauffage (kW)c = capacité thermique spécifique 4,18 kJ /kg KAt = différence de température ( °C)

17,16V primaire - ------------ •3,6 =2,96 m3/h

4,18-5

17,16V secondaire = ------------ -3,6-1,05 =5,17 m3/h4,18-3

Facteurs de correction lors de la circulation d’un mélange d'antigelà 20%: quantité de refoulement 1,05; pression de refoulement 1,04

Dans le calcul de la surface de l’échangeur de chaleur, il faut tenircompte de son encrassement. Il est recommandé de procéderà une maintenance annuelle pour le contrôle et le nettoyage descircuits. Les circuits doivent être équipés de pièges à saleté à fines

mailles.48


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Pompes à chaleur air/eau• Utilisent l’air extérieur pour retirer la chaleur de l’environnement.• On distingue les types suivants:

- Installation compacte pour le placement intérieur- Installation compacte pour le placement extérieur- Installation split

• L’utilisation de l’air extérieur commesource de chaleur n’est pas soumise à ■=£>autorisation.

• Une installation fixe d’appareils extérieurs est soumise à autorisation.

• La température du système de chauffageû o t lim i+ ô o o n r a i c n n H ’ ii n p t p m n A r p t i ir p

V II I ■Il L V U V^l ■ I I X I SJ W I I U M l I V W * ■ w

momentanément basse de la source.• Il faut tenir compte en particulier des

émissions sonores.• Evacuation de l’eau de condensation (hors gel dans le cas d’un

placement extérieur)• Débit volumique d'air approximatif requis pour 1 kW de puis

sance de chauffage =400 m3/h

Raccordement électrique• Une autorisation des services électriques compétents est néces

saire pour l’exploitation d’une pompe à chaleur. Cette autorisation doit être demandée durant la phase de projet, aussitôt quetoutes les données électriques telles que puissance absorbée

au point normalisé W10W35, B0W35 resp. A2W35, courant dedémarrage et courant max. de service sont connues. Cette autorisation doit avoir été délivrée lors de la commande de la pompeà chaleur!

• L’industrie électrique favorise l’utilisation de pompes à chaleur.En tout état de cause, les conditions de raccordement au réseauélectrique doivent être définies au stade de l’avant-projet.

• Selon la section de l’alimentation et l'ampérage max. autorisé par les services électriques pour le démarrage, l’électricienintégrera éventuellement un convertisseur de fréquence. Lesdonnées et la sélection doivent être clarifiées avec le fournisseurde la PAC.

Les services électriques ont encore besoin des indications suivantes pour la délivrance de l’autorisation:I max. (A): Puissance max. absorbée par le compresseur. Sert au

dimensionnement des conduites d’alimentation et desfusibles.

■=>

O


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Courant à rotor bloquéLRA (A)

Courant de démarrage(A)

COS

Courant absorbé lors du démarragedirect. Sert à déterminer l'influence surle réseau (chute de tension).

Si le courant de démarrage, en démarrage direct, provoque dans le réseauune chute de tension de plus de 3%.

Facteur de puissance, seulement pourdes valeurs P supérieures à 10 kW, sertau dimensionnement de compensationde courant réactif.

Installation d’exploitation de la chaleurLa pompe à chaleur est une machine de transport de chaleur aucomportement dynamique. Ceci exige aussi bien pour la sourcede chaleur que du côté de l’utilisation de la chaleur (chauffage) desdébits volumiques constants à travers les échangeurs de chaleurde la pompe à chaleur. Etant donné que les échangeurs de chaleurde la pompe à chaleur n’ont qu’une faible contenance, ceci conduiten permanence à des fréquences d’enclenchements très élevées,suite aux puissances variables de chauffage de l’installation. Decourts intervalles signifient cependant des pertes de rendement etune diminution de durée de vie des composants.De plus, on est soumis aux exigences des services électriques qui,pour des questions de réseau, limitent la fréquence des enclenchements à 3 par heure. Des temps de délestage peuvent en outreêtre imposés (matin, midi, soir).C’est pourquoi des mesures adéquates doivent être prises, resp.l’installation doit être planifiée de telle manière que les conditionslimites de la pompe à chaleur et les exigences des services électriques puissent être respectées en tout temps.

Les critères les plus importants pour le respect des conditionslimites sont:- Débit volumique constant à travers la pompe à chaleur pendant

toute la durée d’utilisation- Capacité suffisante d’accumulation et contenance minimale du

côté de l’utilisation de la chaleur (chauffage)Les chauffages au sol peuvent satisfaire ces exigences si aucunorgane de régulation (p. ex. vannes thermostatiques) ne réduit ledébit volumique pendant la distribution chaleur.Si les conditions limites ne peuvent pas être remplies, la pompeà chaleur doit alors être séparée hydrauliquement de l’installation

d’utilisation de chaleur (chauffage).


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L'accumulateur technique fait en sorte que les conditions limites dela pompe à chaleur soient respectées pour chaque cas de chargede l’installation et il réduit les fréquences de cycles en tenantcompte des prescriptions EAE relatives à la fréquence d’enclen

chements maximale admissible.

Lorsque c’est possible, les pompes à chaleur doivent toujoursêtre équipées d’un accumulateur-tampon et d’un corps de chauffeélectrique (pour le dégivrage lors des mises en service dans lesconstructions neuves pendant la période froide ou en tant quechauffage de secours). Il est interdit d’utiliser un chauffage électrique direct pour le réchauffage ou pour élever la température dusystème de chauffage.

En principe, il n’est pas nécessaire de prévoir un accumulateurlorsqu’il s’agit de pompes à chaleur construites spécialement pourune intégration directe dans le réseau de chauffage avec compresseur à vitesse variable (Hoval BelariaS). Dans ce cas, les débitsrequis doivent être garantis par des soupapes de décharge.

Dispositions générales relatives à l’installation d’exploitation de la chaleur• La température de départ maximale de l'installation de chauffage

ne devrait pas être réglée au-delà de 35 °C dans les constructions neuves.

• Le système hydraulique, la régulation de l’installation et la commande de la pompe à chaleur doivent toujours être considéréscomme un ensemble.

• Tenir compte de l’utilisation de tarifs spéciaux réduits pour lespompes à chaleur proposés par les entreprises d'approvisionnement en énergie locales (EAE) et des temps de délestage.

• Les fabricants de pompes à chaleur recommandent dans leurdocumentation technique toute une gamme de solutions éprouvées pour la planification d'une installation de pompe à chaleur(voir p. ex. Systèmes Hoval)

Dimensionnement de l’accumulateur technique et de l’accumulateur d’énergieOutre le découplage hydraulique, les accumulateurs servent àemmagasiner de l’énergie thermique pour assurer la transitionpendant que la pompe à chaleur ne produit pas de chauffage(temps de délestage des EAE). transition pendant les périodes àtarif élevé, temps pour la production d’eau chaude sanitaire. Levolume de l’accumulateur doit être dimensionné dans le respectdes exigences et des conditions d’utilisation.


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vAcc - 15 •QpACmax (I)

vAcc = volume de l’accumulateur technique (I)QPACmax = puissance de chauffage max. de la PAC (kW) sur

l’ensemble de la plage de puissance

Les accumulateurs d’énergie sont utilisés pour faire la transitionpendant les périodes où la pompe à chaleur n’est pas en service(temps de délestage des EAE); ces accumulateurs doivent êtredimensionnés en fonction des conditions de l’installation.

P roduction d’eau chaude• La production d’eau chaude sanitaire par pompe à chaleur se

fait en général avec un chauffe-eau à registre ou un chauffe-eauavec échangeur de chaleur externe.

• Les mesures de prévention de la légionellose doivent êtrerespectées dans l’ensemble du circuit d'eau chaude.

• La pompe à chaleur doit être utilisée toute l’année pour laproduction d'eau chaude et pas uniquement au cours de lasaison de chauffage. Cet élément doit être pris en compte lorsdu dimensionnement des sondes géothermiques.

• Des températures trop élevées sur les surfaces de l’échangeurde chaleur favorisent la formation de calcaire dans l’eausanitaire.

• L’influence de la circulation doit être prise en compte.• La stratification dans les chauffe-eau doit être garantie (vérifier

les accumulateurs existants).• Les échangeurs de chaleur dans les chauffe-eau doivent être

conçus pour la puissance maximale de la pompe à chaleur.

(Pompes à chaleur air/eau avec température extérieure de20 °C). La surface de l’échangeur de chaleur doit représenter aumoins 0,3-0,4 m2 par kW de puissance de chauffage.

Chauffe-eau à pompe à chaleurLe chauffe-eau à pompe à chaleur est une unité compactecomposée d’une pompe à chaleur air/eau et d’un accumulateuret est idéal pour les habitations plus petites. L’énergie nécessaireprovenant de l’air peut être extraite du local d’installation, d'unlocal voisin ou de l'air évacué/air extérieur, etc. L’air est refroidi etdéshumidifié. c’est-à-dire que le local choisi est par exemple une

pièce de stockage ou de séchage.


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Indications pour la planification:• Le bilan énergétique doit faire l'objet de vérifications approfon

dies afin d’éviter la subtilisation de chaleur aux pièces chauffées.

• Prévoir une très bonne isolation thermique par rapport aux pièces chauffées.

• En cas d’urgence, prévoir un corps de chauffe électrique supplémentaire.

• Les mesures de prévention de la légionellose doivent être respectées dans l’ensemble du réseau d’eau potable.

• Évacuation du condensât nécessaire.

Intégration de la pompe à chaleur dans les installationstechniquesLes points suivants sont à respecter:

• Purge de l'installation avant le raccordement de la pompe àchaleur• Débit d’air requis dans le cas d’une pompe à chaleur air/eau• Processus de dégivrage dans le cas d’une pompe à chaleur

air/eau• Température de départ maximale• Limites d’utilisation• Mode de fonctionnement dans la plage de charge partielle,

installer éventuellement un accumulateur• Puissance disponible provenant de l’environnement• Les prescriptions pour l’aération de la centrale de chauffe ainsi

que pour des locaux séparant la chaudière et la pompe à chaleurdépendent du type et de la quantité de fluide frigorifique ainsique du générateur de chaleur d'appoint

• Protection contre le bruit


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Modes de fonctionnement des pompes à chaleur:

Fonctionnement monovalentEn mode de fonctionnement monovalent, la pompe à chaleur fournit la puissance de chauffage requise dans tous les états de fonction possibles. La pompe à chaleur doit donc être dimensionnéeen fonction de la puissance thermique maximale à installer dans lebâtiment pour la température de départ maximale nécessaire.

Fonctionnement bivalent alternatif La pompe à chaleur couvre la puissance thermique requise lorsquela température extérieure est relativement élevée (supérieure aupoint de bivalence). Pendant la période où les températures extérieures sont basses, la puissance thermique requise est fournie en

totalité par un générateur de chaleur alternatif (chaudière à bois, àgaz. ou à mazout), la pompe à chaleur est alors mise hors service.La pompe à chaleur doit être réglée sur le point de bivalence et ledeuxième générateur de chaleur doit être dimensionné en fonctionde la puissance thermique maximale requise par le bâtiment.Le point de bivalence est fonction de différents critères:• la puissance de raccordement électrique nécessaire ou possible• le souci d’éviter le dégivrage• la température de départ maximaleEncombrement du chauffage d’appoint: la citerne à mazout, lachaudière, les accumulateurs et l’installation de gaz de combustion

nécessitent de l’espace supplémentaire.


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0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 [J ours/a]

Fonctionnement bivalent parallèleLa pompe à chaleur couvre en totalité la puissance thermiquerequise pour des températures extérieures élevées. Lorsque latempérature extérieure descend sous le point de bivalence, ledeuxième générateur de chaleur (chaudière à bois, à gaz ou àmazout) se met également en route. Pendant cette phase, les deux

générateurs de chaleur fonctionnent en parallèle.


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Fonctionnement bivalent parallèle/alternatif En mode parallèle/alternatif, la pompe à chaleur s’arrête totalementlorsque la température extérieure descend en dessous d’une tem-oérature donnée. Ceci concerne surtout les pompes à chaleur air/eau. Le deuxième générateur de chaleur (chaudière) doit donc êtredimensionné en fonction de la puissance de chauffage totale.

A ,[ °C] Courbe de fréquence de température

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 [J ours/a]

Fonctionnement monoénergétiqueLa puissance maximale d’une installation de petite taille ne devantêtre disponible que pendant une période relativement courte, onopte souvent pour une pompe à chaleur air/eau pour couvrir cetteplage de puissance. Un chauffage électrique par résistance ne

peut pas être utilisé comme chauffage d’appoint sauf dans les casparticuliers et les cas d’urgence suivants (SIA384/1):- fonctionnement lorsque les températures extérieures descendent

en dessous de la température extérieure normalisée- lorsque la pompe à chaleur ne fonctionne pas, en tant que

chauffage de secours- assistance lors du séchage du bâtimentLe fonctionnement monoénergétique est un fonctionnement

parallèle d’une pompe à chaleur et d’un corps de chauffeélectrique.


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Normes et directives- SN EN 15450:2007 Installations de chauffage dans le bâtiment -

P lanification d’installations de chauffage avec pompes à chaleur.

Bibliographie, logiciels, services spécialisés- SIA 384/1 : Systèmes de chauffage dans les bâtiments - bases

générales et performances requises- Huber, A.: Hydraulische Auslegung von

Erdwàrmesondenkreislàufen. Office fédéral de l’énergie (OFEN)1999, publicationn° 195393.Outil Excel: www.pac.ch

- Erb, M.; Ehrbar. M.: Hubacher, P.: Analyse in situ d’installationsde pompes à chaleur ANIS 1996-2003. Office fédéral de l’énergie

(OFEN) 2004, publication n° 240016.- Afjei. A.: Gabathuler, HR.; Mayer, H.: Schémas standard pourpetites installations de pompes à chaleur: 1ère partie: Aide audimensionnement STASCH. Office fédéral de l’énergie (OFEN)2002. publication n° 220216.

- Kunz, P.: Afjei, T.; Betschart, W.; Hubacher. P.; Lohrer.R.: Muller,A.: Prochaska, V.: Manuel Pompes à chaleur: Planification,optimisation, fonctionnement, entretien. Office fédéral del'énergie, Berne, janvier 2008.

http://www.pac.ch/http://www.pac.ch/


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Systèmes solaires

Solaire thermiqueLe solaire thermique désigne la conversion de l'énergie solaire enénergie thermique utile. L’énergie solaire est l'énergie produite parle soleil lors de la fusion nucléaire, cette énergie atteint la surfacede la terre sous forme de rayonnement électromagnétique (énergierayonnante).

L’intensité du rayonnement solaire à la limite de l’atmosphèreest d’environ 1.367 kW/m2: cette valeur est également appeléeconstante solaire.Sur Terre, lorsque le rayonnement frappe une surface qui lui estperpendiculaire, son intensité est encore de 0,8-1 kW/m2 (suivant lalatitude, l’altitude et les conditions météorologiques).Le rayonnement global au niveau du sol est la somme du rayonnement direct (lumière du soleil arrivant directement par ciel clair) et durayonnement diffus (la lumière du soleil atteint la surface de la terreen étant réfléchie par les nuages notamment).

Rayonnement global annuel dans différentes localités de Suisse en

kWh/m2 a Valeurs moyennes 1996-2005.(Source: Vela Solaris/Meteo Suisse) Rayonnement

LocalitéAitituae

mgiobai ann

kWh/m2

Aigle 381 1195Altdorf 449 1072Bâle Binningen 316 1099Berne Liebefeld 565 1134Chaux de Fonds 1018 1167Coire 555 1185Davos

arcr\ I

-!007I ÜO/

Engelberg 1035 1101Genève Cointrin 420 1206Glaris 515 1033Locarno Monti 366 1259Lugano 273 1132Lucerne 456 1039Neuchâtel 485 1128Samedan 1705 1396

Schaffhouse 437 1097

Sion 432 1318

Vaduz 460 1113

Zermatt 1638 1318

Zurich - Meteo Suisse 556 1091


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Orientation Inclinaison”

Degré

Installation pour

la productiond’eau chaude

installation pour

la productiond’eau chaude etl’appoint de chauffage

Sud o O C M1 O

juste acceptable non justifiéSud-ouest 20 -30° optimal bon

' 30 -50° optimal optimalSud-est - 50 -75° bon optimal

. 75 -90° non justifié juste acceptable

Ouest O O C M1 O

juste acceptable non justifié'20-30° bon juste acceptable

Est ^30 - 50° bon juste acceptable50 - 75° juste acceptable non justifié

.75-90° non justifié non justifié

* Sans tenir compte de l'angle min. d'inclinaison nécessaire pourles différentes conditions, telles que exigences de montage descapteurs, glissement de la neige, ombres portées etc.

Dans les régions de montagne, les capteurs solaires ne devraientpas rester recouverts de neige trop longtemps. Les disposerde sorte que la neige puisse glisser spontanément (inclinaison

min. 45°. pas de retenue de neige).

Capteurs solaires, types et domaine d’utilisation

Capteurs non vitrés(p. ex. nattes enmatière synthétique)

Capteurs vitrés(sélectifs)

Capteurs tubulairessous vide

chauffage de piscine extérieure,préchauffage en complément à une

installation de registre terrestre ou desondes géothermiques

Chauffage de l’eau sanitaire, appoint dechauffage

appoint de chauffage, chaleur deprocessus, chauffage de l’eau sanitaire


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Valeurs indicatives pour installation solaire destinée à la production d’eau chaudeOrientation :-30° est à sud; sud à +30°ouestInclinaison Plateau : 30-45°Valais. Alpes, Tessin : 45-60°

Nombre de Surfaceutile de capteursVolume de l’accumulateurpersonnes par personne par personne

m2 dm3 jusqu'à 20 1,0- 1.5 80 -120

20 -100 0.5-1,1 60 - 90> 100 0,4-0,8 40 - 70

Valeurs indicatives pour installation solaire destinée à laproduction d’eau chaude et l’appoint de chauffage

Besoin annuel Nombre Surface Volume ded'énergie de personnes de capteurs l’accumulateur

EC+chauffage totalMWh/a ~ jusqu’à max. m2 dm3

15 5 12 100020 6 16 130025 8 on -i 7 nn\ l \ j \ j30 8 24 190035 10 28 230040 10 32 2500

Valeurs indicatives pour installation solaire destinée au chauffage d’une piscine en plein airOrientation : sud-est - sud - sud-ouestInclinaison : 15-40°; profondeur du bassin; 1-2 m;

utilisation: avril-octobre

Surface Surface de capteurs requisedu bassin en % de la surface

m2 Bassin couvert non couvert

200 20-30 30-40

Surface d’absorbeurs piscine requiseen % de la surface


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Supplément de surface pour capteurs destinés à la production d’eau chaude

Orientation InclinaisonDegré

Capteurs Capteurs tubulairesplans sous vide

O I r o o o non admissible env. 10%

Sud 20 - 25° env. 10% 0Sud-ouest 25 - 60° 0 0Sud-est 60 - 75° env. 10% 0

.75 - 90° 30 - 50% 15-25%

0 1 e n o non admissible 10-15%

Ouest 15-30° 15-20% 15-20%Est 30 - 50° 20 - 30% 20 - 30%

50 - 75° 30 - 50% 30 - 40%. 75 - 90° 50 - 80% 40 - 60%

Supplément de surface pour capteurs destinés à la production d’eau chaude et l’appoint de chauffage

Orientation Inclinaison Supplément Supplémentcapteurs capteurs tubulaires

Degré plans sous vide 0 O O

v J

I

o

non admissible 15-25%Sud 20 - 25° 20 - 30% env. 10%Sud-ouest 25 - 60° env. 10% 0%Sud-est 60 - 75° 0% 0%

.75 - 90° 20 - 40% env. 10%

0 1 — 1 e n o non admissible 15-20%

Ouest 15-30° 25-35% 20-25%Est 30 - 50° 35 - 45% 25 - 35%

50 - 75° 45 - 60% 35 - 50%. 75 - 90° 60- 100% 50-80%


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Supplément pour surface de capteurs destinée au chauffage d’une piscine en plein air

Orientation Inclinaison Supplément Supplémentabsorbeur capteurs

piscine plansDegré % %

Sud OL Oi —1

O5 5

15-40° 0 0iL40 - 60° 15 15

Sud-ouest i OL OI

OL _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _

15 15Sud-est « 15-40° 0 0

I,40 - 60° 20 20

Ouest i 0 1_________________

L

e n o 10 10

Est 4 15-40° 25 25I O O

C oI

o40 40

Supplément pour ombrage (part d'ombrage max. 25%)

Période Supplément

Toute l’année env. 20%Hiver et entre-saison env. 10%Novembre-janvier 0%

Valeurs indicatives aê rendement dés capteurs destines 3 !a

production d’eau chaude

Rendement annuel par m2 de surface de capteurs (capteurs plans)

Standard d’exploitation Plateau suisse Arc alpinkWh/m2a kWh/m2a

Degré de couverture élevé (>60%) 350 - 450 400 - 500Degré de couverture moyen (30 - 60%) 400 - 550 500 - 600Préchauffage ( 30%) 450 - 650 600 - 700

Pour les installations équipées de capteurs tubulaires sous vide,les rendements sont 10 à 30% supérieurs.


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Valeurs indicatives de rendement des capteurs P roduction d’eau chaude et appoint de chauffage

Rendement annuel par m2 de surface de capteurs (capteurs plans)

Plateau suisse Arc alpinkWh/m2a kWh/m2a

Dimensionnement généreuxDimensionnement moyenDimensionnement limite

150-250 250-350200 - 300 350 - 450250 - 400 400 - 550

Pour les installations équipées de capteurs tubulaires sous vide,les rendements sont 20 à 50% supérieurs.

Valeurs indicatives de rendement des capteurs pour le chauffage de piscine

Accumulateur solaire

La chaleur fournie par les capteurs solaires est transférée à l’ac

cumulateur solaire. Cet accumulateur joue le rôle de pont entre lemoment du captage de la chaleur et son utilisation. L’accumulateursolaire, y compris ses raccords et brides, doit être bien isolé, ettous les raccordements doivent être munis de siphons.

Contrôler la température max. et la pression de service admissibles.

Part de volume pour le chauffage d’appoint

Chauffage d’appoint électrique selon besoins journaliersChaudière 15-60 dm3/personne

Capteur plan Type

RendementkWh/m2a

non vitré, absorbeur piscinevitré


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A la puissance max. des capteurs (700 watts/m2), les échangeursde chaleur du circuit solaire devraient être dimensionnés avec unedifférence de température moyenne (ATrp) d’env. 5-15 K.On utilise généralement des surfaces d'echange de chaleur internes jusqu a une surface de capteurs de 30 m2, au-delà il est recommandé d'installer un échangeur de chaleur externe (à plaques).

Tenir compte du risque d’entartrage.

Valeurs indicatives pour le dimensionnement d’échangeurs de chaleur internes (registres dans chauffe-eau ou accumulateur):- Echangeur de chaleur en tube lisse:

0.15-0,25 m2 par m2 de surface de capteur- Echangeur de chaleur en tube à ailettes:

0,3-0.5 m2 par m2 de surface de capteur

Influence du choix du A-pm:Effet sur le rendement de l’installation

ATm 5 K 10 K 15 K 20 K

Modification +3,5% 0 -3,5% -7%

Vases d’expansion (cf. également chapitre séparé)

Les vases d’expansion doivent être dimensionnés de manière à cequ’ils puissent collecter toute la contenance des capteurs et de laconduite aller (lors d’une éventuelle évaporation complète). Lors duchoix, il y a lieu de tenir compte de:- température de service max. (prévoir un réservoir intermédiaire)- vérifier la pression initiale du vase d’expansion choisi selon

l’installation.

Pour le volume effectif d’expansion (en litres), i! faut tenir compta '-f»-

1. Volume du champ de capteurs, départ à 100%Volume de l’installation y c. échangeur de chaleur à 10%2. Volume utile du vase d’expansion en relation avec la hauteur de

l’installation.

Exemple: Installation solaire avec 12 capteurs Hoval IDKM 250:Hauteur de l’installation 9 m; hauteur de refoulement despompes 5 m

12 capteurs àDépartRetourEchangeur de chaleur

Volume d’expansion 37,85 1

1,70 litre à 100% 20,40 I12,5 litres à 100% 12,50112,5 litres à 10% 1,251

37 litres à 10% 3,701


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Raccordement du vased’expansion

côté aspiration de la pompe

Raccordement du vased’expansion

côté pression de ia pompe

Hauteur Hauteurde l’installation 0,9 bar de l’installation 0,9 bar

0,3 bar 0.3 barHauteur de refoulement

— de la pompe 0,5 bar

Pression initiale 12 bar Pression initiale 1,7 bar

Réservoir intermédiaire obligatoire, tm >70 °C!

Conduites pour circuits solaires

Des tubes en Cu, Fe ou acier inoxydable peuvent être utiliséspour les conduites des circuits solaires. On choisira des conduitescourtes, notamment en ce qui concerne la conduite aller (conduiteallant du champ de capteurs au consommateur). Ces conduitesdoivent être isolées thermiquement et posées par des professionnels. L’isolation thermique doit supporter une températured’au moins 130 °C. On veillera à la résistance aux UV ainsi qu'auxinfluences extérieures telles que l’action des oiseaux.

Fluide caloporteur

Pour assurer la protection contre le gel du circuit solaire, on utilise

généralement un antigel à base de polypropylène. La concentrationest à déterminer en fonction de la zone climatique et de l’installation. Exemple: Plateau suisse, température extérieure env. -20 °C,1000 m d’altitude: part de glycol 40%. Le mélange eau/glycol doitêtre préparé avant le remplissage du circuit.

Documents

Aide Mémoire A4 OCR