Rendement chaudière Pourquoi et comment connaître ses performances

Sommaire

A quoi sert de connaître le rendement d'une chaudière ? Le rendement est très important, car il indique le rapport entre l'énergie que la chaudière produit et celle qu'elle consomme pour cette production. Plus le taux est élevé, moins la chaudière consomme d'énergie de chauffage et de production d'eau chaude sanitaire.

Le rendement d'une chaudière

Quelle est l'utilité pratique de connaître le rendement d'un générateur ?

• Lorsque l'on veut connaitre le rendement d'une chaudière, c’est-à-dire le rapport entre l’énergie fournie sous forme de chaleur et l’énergie consommée, il suffit de relever le chiffre fourni par le constructeur qui est exprimé généralement en % PCI.
• Cette valeur permet de comparer aisément les performances de toutes les chaudières, qu'elles soient à basse température ou à condensation.
• Le rendement maximum (théorique) d’une chaudière à condensation de gaz naturel est de 111 % sur PCI (équivalent à 100 % sur PCS).
  

Le pouvoir calorifique

• Le pouvoir calorifique d'un combustible est la quantité de chaleur exprimée en kWh ou MJ, dégagée par la combustion complète de 1 mètre cube normal de gaz sec dans l'air à une pression absolue constante.
• Il est égale à 1,01325 bar.
• Le gaz et l'air étant à une température initiale de zéro degré Celsius, tous les produits de combustion étant ramenés à la température de zéro degré Celsius (0 °C et sous une pression de 1 013 mbar).
  

PCS et PCI : définitions

Que signifie Pouvoir Calorique Inférieur et supérieur PCI et PCS ?

• PCS / PCI sont les acronymes de Pouvoir Calorifique Supérieur et de Pouvoir Calorifique Inférieur
• Le PCI est le Pouvoir Calorifique Inférieur du combustible. Il indique la quantité de chaleur qu’il va libérer lors de la combustion par unité de volume ou de masse.

N. B. Le pouvoir calorifique des bûches et des plaquettes de bois dépend énormément de la densité et de l'humidité du combustible (qui varie de 20 à 30 %, mais peut atteindre des valeurs supérieures à 50 %).

Différence PCS et PCI

Quelle est la différence entre pouvoir calorifique inférieur et pouvoir calorifique supérieur?

• Le pouvoir calorifique est dit « inférieur » (abrégé : PCI) lorsque cette eau de combustion est supposée restée à l’état de vapeur dans les produits de combustion.
• Le pouvoir calorifique est dit « supérieur » (abrégé : PCS) lorsque l’eau produite lors de la combustion est supposée ramenée à l’état liquide dans les produits de combustion.
  

Définition du PCS (Pouvoir Calorifique Supérieur)

PCS = Pouvoir Calorifique Supérieur. C'est la quantité de chaleur exprimée en kWh ou MJ, qui serait dégagée par la combustion complète de un (1) Mètre Cube normal de gaz.

• Le pouvoir calorifique supérieur (PCS) donne le dégagement maximal théorique de la chaleur lors de la combustion, y compris la chaleur de condensation de la vapeur d'eau produite lors de la combustion.
• L'eau formée pendant la combustion étant ramenée à l'état liquide et les autres produits étant à l'état gazeux.
• Le pouvoir calorifique supérieur est la quantité d'énergie dégagée par la combustion complète d'une unité de combustible, la vapeur d'eau étant supposée condensée et la chaleur récupérée.
  

Définition du PCI (Pouvoir Calorifique Inférieur)

À quoi sert le pouvoir calorifique ?

• Le pouvoir calorifique d'un combustible permet de comparer entre elles différentes énergies comme le bois, le gaz naturel, le gaz propane, le fioul, les granulés de bois, etc.) afin de connaitre et de savoir quelle énergie produit le plus de chaleur lors de sa combustion.
• Le pouvoir calorifique s’exprime en quantité de chaleur par quantité de combustible : pour le bois énergie en kWh/kg, le gaz naturel en kWh/m3, le gaz propane en kWh/kg, le charbon en kWh/tonne et le fioul domestique en kWh/litre.
  

Qu'appelle-t-on la combustion ?

• La combustion est la réaction d'un combustible (chaîne carbonée composée de carbone et d'hydrogène) et d'un comburant (oxygène).
• Lorsque les réactifs se sont mélangés dans les bonnes proportions (conditions stœchiométriques), les produits issus de cette réaction sont du dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau (H2O) ainsi qu'un dégagement de chaleur.
  

Définition d'un kilowattheure

Qu’est-ce qu’un kilowattheure (kWh) exprimé en PCI ou en PCS ?

• Le pouvoir calorifique est la caractéristique essentielle d’un combustible, il correspond à la quantité de chaleur dégagée par la combustion d’une unité de quantité de ce combustible. (Kilo, litre, m3, etc.).
• Le pouvoir calorifique d'un combustible est le paramètre caractéristique de chaque énergie.
• Cette grandeur – exprimée en kJ/l (PCI volumique) ou en kJ/kg (PCI massique) – caractérise la quantité d’énergie fournie par le carburant considéré.
  

Équivalences énergies

• 1600 litres de fioul domestique équivalent à 1000 kg de gaz propane.
• 1 litre de fioul équivaut à 10.667 kWh (PCS) ou 9.96 kWh (PCI) ou 7.5 à 9.462 kWh en énergie restituée.

1 tonne de pellets correspond environ à :

• 500 litres de fioul
• 520 m3 de gaz naturel
• 362 litres ou 724 kilos de gaz liquide GPL
• 600 kg de charbon de coke
• 1400 kWh de courant pour les pompes à chaleur géothermiques (coefficient de performance 3,4)
• 2700 kWh de courant pour les pompes à chaleur air-air (coefficient de performance 1,8).
  

Calcul PCS/PCI du gaz naturel

Exemple de calcul de PCS/PCI avec du gaz naturel

Prenons un premier exemple avec le méthane (gaz naturel), le pouvoir calorifique exprimé en kilowattheure par mètres cubes (kWh/m3) correspond à la quantité d’énergie (en kWh) contenue dans un mètre cube (m3) de gaz naturel. Ce pouvoir calorifique dépend de la composition effective du gaz qui a été livré (provenance, période, etc.), il est exprimé dans des conditions « normales » de température et de pression (0 °C et 1013 mbar). Ainsi, le prix du gaz naturel est facturé en kilowattheure (kWh) PCS.

• Afin de pouvoir être comparé à d’autres énergies, il est nécessaire de le convertir en PCI.
• Le rapport entre PCS et PCI varie selon les combustibles ainsi que de leur composition.
• Pour le gaz naturel, le rapport PCS/PCI est égal à 1,11. Le rapport PCS/PCI est de 1,09 pour du gaz propane, 1,07 pour du fioul domestique, 1,05 pour du charbon.
• En conclusion, plus ce rapport PCS/PCI est important, plus la chaleur récupérable par condensation sera élevée.
  

Évolution des énergies

Quelle est l'évolution des principales énergies de chauffage en France ?

• L'énergie la moins chère est celle que l'on ne consomme pas et que l'on...ne produit pas.
• La sobriété énergétique est la première mesure à adopter pour pouvoir devenir plus indépendant.
• Le centime kilowatt/heure ne suffit pas pour faire un choix, d'autres critères doivent être pris en compte : par exemple l'impact environnemental, l'amortissement, le coût de la maintenance, la dépréciation, la fiabilité et surtout le confort.
  

Toutes les équivalences par combustible

Avec ce tableau, il est facile de comparer toutes les énergies : bois bûche, fioul domestique, gaz naturel, gaz propane, granulés de bois ou pellet, bois déchiqueté…