Comment mesurer l'efficacité d'une installation de combustion et l'efficacité peut-elle être augmentée d'une manière ou d'une autre?

L'un des paramètres les plus importants qui montre la qualité de tout appareil est son efficacité. Si nous parlons de l'efficacité des équipements à combustion que nous utilisons pour le chauffage domestique, il est clair qu'avec une efficacité croissante, la consommation de carburant et donc les coûts de carburant diminueront. De même, avec une efficacité décroissante, nous devons ajouter plus de carburant à l'incinérateur pour le garder au chaud.

L'utilisateur moyen a une idée minimale de l'efficacité de son équipement de combustion, c'est-à-dire poêle, cheminée, insert de cheminée, poêle ou chaudière. Saviez-vous que si vous chauffez dans une cheminée à foyer ouvert, vous n'utiliserez pas environ 90 % de la chaleur pour le chauffage, mais simplement « s'envoler de la cheminée » ? Oui, une cheminée à foyer ouvert a une efficacité d'environ 10 % seulement. Voulez-vous savoir à quel point vous êtes efficace à la maison? Le but de cet article est de proposer une procédure simple qui permettra une détermination indicative du rendement de votre équipement de combustion à domicile.

L'efficacité d'une installation de combustion exprime le degré d'efficacité dans l'utilisation de l'énergie contenue dans le combustible à des fins de chauffage. L'efficacité peut être déterminée par une méthode directe ou indirecte.

La méthode directe de détermination de l'efficacité est basée sur le fait que l'efficacité d'une installation de combustion exprime le rapport entre l'énergie utilisée (c'est-à-dire la quantité d'énergie - chaleur - ce que nous avons obtenu en brûlant du combustible et utilisé pour le chauffage) et l'énergie fournie ( c'est la quantité d'énergie dans le carburant - pouvoir calorifique et consommation de carburant). La détermination directe est une méthode précise, qui est cependant difficile à utiliser pour l'utilisateur moyen en raison du problème de la détermination "domestique" de la valeur de la puissance.

La méthode indirecte de détermination de l'efficacité repose sur la considération suivante : la machine ou l'appareil idéal fonctionne à 100 % d'efficacité, mais en réalité aucun appareil réel n'est mobile Perpetum et son efficacité est donc toujours inférieure à 100 %. L'efficacité réelle est inférieure de diverses pertes, nous pouvons donc dire que l'efficacité est égale à 100% moins la somme des pertes individuelles en%. Si nous déterminons les principales pertes, nous pouvons déterminer de manière relativement fiable l'efficacité même à la maison.

Les facteurs les plus importants en termes d'efficacité:

  • isolation de la maison ou pièce chauffée
  • cheminée parfaitement étanche
  • type de bois et % d'humidité du bois brûlé
  • taille de la surface radiante
  • façon de contrôler le poêle

En termes simples, on peut parler des pertes suivantes dans les petites installations de combustion:

  • Perte causée par des fuites inflammables dans les résidus solides (dans les cendres) - les cendres noires contiennent encore des matières inflammables, qui pourraient brûler si nous les jetions à la poubelle, elles ne nous chaufferont plus. La combustion du coke provoque parfois un frittage et une combustion imparfaite, et cette perte peut atteindre plus de 10 %. Si l'on ajoute du combustible à la grille, qui contient une grande proportion de particules fines (charbon non trié), cette partie peut tomber dans le cendrier et si elle ne brûle pas dedans, la perte de combustibles dans les cendres augmentera considérablement. Pour les chaudières à eau chaude, cette perte varie généralement de 2 à 4 %. Lorsqu'on brûle du bois près des cheminées, on peut compter sur une valeur d'environ 0,5%.
  • Perte due à une fuite inflammable dans les fumées. L'objectif de tout utilisateur d'une installation de combustion est la parfaite combustion des combustibles contenus dans le combustible (carbone, hydrogène). Lorsque la combustion est parfaite, le carbone (C) brûle en dioxyde de carbone (CO2) et l'hydrogène (H) en eau (H2O). Si la combustion est imparfaite, le carbone ne brûle qu'en monoxyde de carbone (CO) toxique ou ne brûle pas du tout (suie). Divers hydrocarbures (CXHY) sont également un produit typique d'une combustion incomplète. Le CO et le CXHY sont des gaz inflammables et s'ils ne brûlaient pas, ils ne pourraient pas abandonner l'énergie qu'ils contiennent (pouvoir calorifique [J/m3]). En termes simples, nous ne nous réchauffons pas avec du carburant que nous ne brûlons pas. Pour les foyers à une concentration en CO allant jusqu'à 0,1% (très bons poêles), cette perte sera jusqu'à environ 1%, mais dans le cas d'une combustion plus mauvaise à une concentration en CO d'environ 1% (volume), cette perte peut atteindre des valeurs allant jusqu'à 6%.
  • Perte due aux fuites de chaleur des résidus solides. Cela se produit lorsque nous sortons des cendres chaudes du cendrier, qui transfèrent progressivement la chaleur à l'environnement pendant le refroidissement. Cela ne se produit normalement pas avec des équipements avec un seul transport de combustible vers la chaudière et le poêle, nous pouvons donc considérer une valeur nulle.
  • Perte causée par le partage de chaleur avec l'environnement par les parois de la chaudière. L'objectif principal d'une chaudière à eau chaude est de transférer la chaleur des fumées à l'eau de chauffage et non de chauffer la chaufferie. Cela dépend de l'isolation thermique des parois de la chaudière, de la taille et de la température de la surface de la chaudière. Pour les chaudières à eau chaude conventionnelles, cette perte n'est pas supérieure à 2%. Plus cette perte est importante, plus il fait chaud dans la chaufferie. Les cheminées, poêles et poêles en faïence, inserts de cheminée et poêles de cuisine ne sont pas une perte, car ce sont des appareils conçus pour chauffer l'air de la pièce où ils sont installés. Ces appareils concernent les performances de l'appareil et c'est ce que nous voulons et ce à quoi l'appareil est destiné.
  • Perte causée par une fuite de chaleur dans les fumées, dite perte de cheminée (perte de chaleur sensible des fumées). Les pertes dans la cheminée représentent la partie de la chaleur que l'on appelle "vole à travers la cheminée". La chaleur des gaz de combustion pouvait encore chauffer l'eau de chauffage pour le radiateur ou l'air dans l'espace chauffé, mais pour une raison quelconque, ce n'était pas le cas. Pour les installations de combustion fonctionnant bien, cette perte est absolument dominante (la plus importante). Par conséquent, dans la prochaine partie de cet article, nous traiterons uniquement de la perte de cheminée et nous négligerons les autres pertes.

La taille de la perte de cheminée est la plus affectée par deux paramètres:

  • température des fumées
  • la quantité de gaz de combustion sans laquelle nous ne pouvons pas déterminer l'efficacité de l'installation de combustion

  1. Un exemple de placement d'un thermomètre derrière un poêle-cheminée - si nous parlons de la température des fumées, il s'agit de la température que les fumées ont derrière le dispositif de combustion (entre l'appareil et la cheminée). Sans information sur la température des fumées, il n'est pas possible de déterminer l'efficacité de l'appareil. Cela peut être compliqué en trouvant un endroit approprié et accessible pour le conduit de fumée. Cependant, à titre indicatif, on peut aussi se contenter de mesurer la température de surface du conduit de fumée à l'aide de thermomètres tactiles.
  2. La détermination de la quantité de gaz de combustion est une tâche beaucoup plus complexe que la détermination de sa température. La mesure n'est pas facile, mais d'un autre côté, il est clair que la quantité de fumées est étroitement liée à la quantité d'air de combustion fourni à l'installation de combustion (dans la plupart des cas aspiré), c'est-à-dire avec quel excès d'air de combustion (rapport de air réel à la quantité d'air théoriquement nécessaire). ) nous travaillons. La quantité de gaz de combustion est approximativement la même que la quantité d'air de combustion. Chaque installation de combustion a une zone avec un excès optimal d'air de combustion, où elle atteint les meilleurs paramètres. La quantité d'air de combustion est affectée non seulement par le réglage de tous les éléments de contrôle de l'alimentation en air de combustion (registres, etc.) et des paramètres de la cheminée, mais il est également important de connaître l'étanchéité de notre équipement de combustion. Si nous fermons tous les éléments de contrôle du primaire, du secondaire ou air de combustion tertiaire (je vais faire un test d'étanchéité) et que la flamme continue de brûler et visiblement ne s'éteint pas (testable uniquement avec une porte de combustion avec porte vitrée), il est clair que de l'air est aspiré en dehors de ces commandes et il ne sert à rien de les ajuster car ils ne contrôlent rien. Ces fuites doivent être trouvées et éliminées. Une méthode simple pour trouver des fuites est de rapprocher la source de la fumée (par exemple une cigarette allumée) de l'installation de combustion où le combustible brûle et de trouver l'endroit où la fumée est aspirée dans le poêle ou la chaudière. Dans la plupart des cas, c'est la source la plus importante de fuites dans la porte, et pour l'éliminer, il suffit de remplacer les cordons d'étanchéité sur la porte de chargement et de remplacer les joints adhésifs sur les cendriers et la vitre. Une fois que nous avons l'air sous contrôle, la modification des paramètres des éléments de contrôle affectera visiblement le changement de taille et de couleur de la flamme. Nous pouvons alors ajuster et influencer l'intensité et la qualité avec les éléments de contrôle. Le colmatage des fuites a pour but de limiter l'apport de faux air, ce qui nuit au fonctionnement de l'équipement. Cependant, le but n'est pas d'empêcher complètement l'apport d'air à l'installation, mais de limiter l'apport de faux air à des endroits inadaptés dans la chambre de combustion de l'installation. Les éléments de commande permettent d'amener une quantité d'air suffisante au bon endroit dans l'installation de combustion. Nous ne fermons les éléments de commande que pendant le test d'étanchéité, jamais après l'ajout de carburant.
  3. Nous avons également d'autres options pour augmenter l'efficacité, si nous réduisons la température des gaz de combustion sortant du poêle, réduisons la quantité de chaleur sortant de la cheminée et augmentons ainsi à nouveau l'efficacité. Nous réduisons la température des fumées par la quantité de combustible brûlé (il faut en rajouter moins), en réglant les éléments de contrôle de l'alimentation en air de combustion et par l'intensité de refroidissement du poêle. Avec les poêles cheminées classiques, le refroidissement de l'habillage est problématique ; avec les poêles à eau chaude, on peut augmenter le débit d'eau de chauffage et réduire la température de l'eau de retour. Pour les inserts de cheminée à air chaud, nous augmentons l'intensité de refroidissement en ouvrant tous les volets pour l'alimentation en air chaud de la pièce ou en mettant en marche le ventilateur d'air chaud. Si on réduit la température des fumées à 250°C, on obtient un rendement d'environ 70 %. A 200°C, le rendement serait d'environ 77%.
  4. Il faut maintenir la température des fumées dans la plage de 150 à 250°C pour les poêles cheminées. Pour les chaudières à eau chaude elle doit être d'environ 150 à 200°C. Si la température est trop élevée, beaucoup de chaleur « s'envolera » à travers la cheminée et nous aurons une grosse perte de cheminée. Mais attention, on ne peut pas baisser indéfiniment la température des fumées, car si les fumées sont trop froides (inférieures à 150°C, selon la composition des fumées - teneur en eau et SO3), les goudrons et la vapeur d'eau peuvent se condenser et à faible débit de fumées réduction de la température du tirage de la cheminée. La condensation réduit la durée de vie de la cheminée et de l'équipement de combustion. Là encore, il s'agit d'un compromis où l'on prend le plus de chaleur possible pour les fumées à des fins de chauffage, mais uniquement dans la mesure où cela ne corrode pas la chaudière ou le poêle et la cheminée "survit" (corrosion, mouillage de la maçonnerie).

Source et article complet: www.vytapeni.tzb-info.cz