REX n°1.a : la régulation par AQUASTAT d’une chaudière collective d’une résidence de copropriétés à Montpellier

mercredi 1er février 2017
par  EcoEnergieTech
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Description de l’étude de cas :

La résidence est située à Montpellier dans une zone résidentielle.

Elle date des années 1960 et est composée de 39 logements répartis sur 5 blocs de 4 niveaux chacun. Le bâtiment est d’époque et n’est pas isolé. Les menuiseries situées sur la façade EST sont en SV bois. Celles des étages situées sur les façades OUEST sont en aluminium.

Une chaufferie collective assure le chauffage des logements. Les parties communes ne sont pas chauffées. L’ECS est produite par des cumulus individuels par logements (100 L). Aucun système de régulation du chauffage dans les logements n’est présent. Les usagers ouvrent et ferment manuellement les robinets des radiateurs. La ventilation est naturelle.


SCHÉMA HYDRAULIQUE


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Pour analyser la régulation, commençons à tracer le schéma hydraulique de l’installation de chauffage :
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L’ensemble de notre installation a été décomposée en 3 niveaux :

- Production de chaleur
- Distribution de chaleur
- Émission de chaque corps de chauffe

On retrouve alors 3 niveaux de régulation sur notre schéma hydraulique :

- A. Production : régulation de la chaudière (= régulation de la température de la boucle primaire),
- B. Distribution : régulation de la température de notre départ radiateurs des copropriétaires,
- C. Émission : "finition" de la régulation, par exemple via les vannes thermostatiques. Dans notre cas, les radiateurs de nos logements ne sont pas pourvus de robinets thermostatiques.


Ici on s’intéresse uniquement à : "A. PRODUCTION, la régulation de la chaudière"


RELEVÉS EN CHAUFFERIE


Lors de la visite du site et sur la documentation technique du constructeur, nous avons vu :

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QUELLE RÉGULATION DE LA CHAUDIÈRE ?


Il existe 4 types de régulation des chaudières :

- Régulation par aquastat
- Régulation en fonction de la température extérieure
- Régulation par thermostat d’ambiance
- Régulation de plusieurs chaudières ou de brûleurs à plusieurs allures en cascade

Ici on est en présence d’une régulation par AQUASTAT

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Définitions :

Définition Aquastat : c’est un équipement de régulation réduit à un simple thermostat placé sur un circuit d’eau de chauffage ou de chaudière. Il fonctionne la plupart du temps en boucle TOR, Tout ou Rien, c’est à dire qu’il donne un ordre de marche ou d’arrêt (voire de sécurité, cas de l’aquastat de sécurité) à un actionneur tel une vanne, un brûleur, .... Par exemple, un aquastat de sécurité sera monté sur chaudière pour assurer une sécurité si la température d’eau chaude monte au dessus de 110°C.

Définition Thermostat : c’est boîtier compact assurant le réglage et la régulation de température. On parle de thermostat d’ambiance, de thermostat de chaudière, de thermostat antigel, ... le thermostat est à la fois capteur, régulateur et actionneur et peut agir directement sur l’organe de chauffe. Le thermostat peut être de conception mécanique, c’est le cas du thermostat bilames, ou de conception électronique. Pour les travaux de rénovation énergétique, les thermostats sans fil sont particulièrement adaptés aux installations thermiques dans l’existant. Les autres terminologies reprenant les terme thermostat sont : le robinet thermostatique attaché à un radiateur à eau chaude, la vanne thermostatique, la régulation thermostatique, ....


EXPLICATIONS


La documentation technique nous indique que la chaudière est équipée d’un aquastat de sécurité (110°C, (9)). Ce dernier permet de mesurer la température de l’eau de la chaudière et se déclenche sur une élévation anormale de température de l’eau à la sortie (11).

La documentation technique nous indique également que cette chaudière est régulée par un deuxième aquastat réglable manuellement (10) : thermostat de régulation 2 allures max 95°C (cf. photo commutateur rotatif). Ce dernier va commander directement le brûleur 2 allures (8) pour maintenir une température constante au départ de la chaudière (cf. photo 80°C, (11)). Cet aquastat peut être également situé sur le collecteur de départ raccordé à la chaudière. Une régulateur PI ou PID sera nécessaire pour commander un brûleur modulant.

Ces deux aquastats sont inclus dans le tableau Pyromatic 110 et forment la régulation de la chaudière. On note également la présence d’un thermomètre à eau qui indique la température de la chaudière.

L’aquastat ou thermostat est à la fois capteur, régulateur et actionneur et peut agir directement sur l’organe de chauffe. Typiquement, l’usager règle manuellement une température sur le thermostat (10) (ou aquastat), ici 80°C. L’aquastat de sécurité (9) va relever la température de la chaudière (ou température de départ). Une comparaison est faite entre la consigne et la température relevée. Si la température relevée est < à la consigne, le thermostat (10) va agir directement sur le brûleur 2 allures et lui ordonner de s’enclencher (TOR). D’après la doc technique : température de l’eau dans la chaudière jusqu’à 95°C max.

Avec ce mode de régulation simplifié, la température des chaudières et du circuit primaire reste constante toute l’année (80°C). Il s’applique aux chaudières qui doivent être maintenues à haute température pour éviter les risques de condensation.

Ces chaudières ne supportent généralement pas des températures de retour inférieures à 55 .. 60°C, températures qui sont possibles lorsque les circuits secondaires sont régulés en fonction de la température extérieure.

On retrouve cela sur la documentation technique constructeur :

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Ici on est en présence d’une chaudière acier triple parcours :

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Ce qu’il faut savoir sur l’acier dans les installations de chauffage central :

L’acier doux se corrode facilement en présence d’eau et d’oxygène, et de grandes quantités de résidus d’oxyde de fer peuvent se former. En circulation dans l’installation, ils endommagent les vannes et les autres parties mobiles pour finalement se déposer en grande quantité sous forme de boues noires dans les radiateurs et les échangeurs.

Pour éviter des températures de retour < 57°C (en gaz naturel), une pompe de recyclage (7) vient puiser de l’eau dans le départ pour réchauffer le retour. Le débit recyclé est ainsi de l’ordre du tiers du débit nominal de la chaudière.

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Deux techniques de recyclage peuvent être utilisées (la première correspond à notre cas) :

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BILAN


Année de construction : 1960
Nombre de niveaux : 4
Surface chauffée : 1669 m²
SHON : 1800,66 m²
Nombre de logements : 39
Type : chauffage collectif uniquement (pas de production d’ECS collective)
Toiture terrasse : non isolée
Murs : parpaings non isolés
Ventilation : naturelle
Plancher bas : brique pleine non isolé
Ouvertures : SV bois et métalliques
Consommation Gaz Naturel : 205 953 kWhPCI/an (moyenne 2014 et 2015)
Indicateur 2014 = 165 kWhPCI/DJU
Indicateur 2015 = 138 kWhPCI/DJU
Facture : 11 008 €HT/an
Coût unitaire : 53 €HT/MWh
Etiquette NRJ : 132 kWhep/m2.an


Point de comparaison, à retenir :
- Le thermostat de sécurité chaudière coupe à : 110 °C
- Le thermostat de chaudière, plage : 95 °C max
- La température minimal d’eau de retour doit être > 57 °C minimum (acier).


Documents joints

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