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Détermination de la puissance du générateur de chaleur 1 Marche à suivre Un dim

Détermination de la puissance du générateur de chaleur 1 Marche à suivre Un dimensionnement correct des installations de chauffage est essentiel pour l’utilisation rationnelle de l’énergie dans les bâtiments. Le schéma montre la démarche à adopter, de la dé- termination de la puissance de chauffe à installer au choix de la chaudière. Marche à suivre pour le dimensionnement Assainissement Nouvelles constructions Suppléments généraux SIA 384.201 Dérivé de SIA 380/1 Détermination de la puissance de chauffe à partir de la consomma- tion de combustible ou de la mesure des para- mètres de l’installation en place Contrôle de la puissance de chauffe spécifique Choix de la chaudière et dimensionnement de l’accumulateur 2 Détermination des déperditions calorifiques de base lors d’assainissements Une description détaillée de la détermination de la puissance du générateur de chaleur est fournie dans la norme SIA 384/1 [1]. 2.1 Détermination de la puissance du générateur de cha- leur résultant de la consommation de combustibles La détermination de la puissance du générateur de chaleur d’habitations de petite taille traditionnelles (c’est-à-dire béné- ficiant d’une isolation thermique médiocre, d’une faible pro- portion de fenêtres et d’une orientation non marquée au sud), qui présentent un besoin en puissance de chauffe total allant jusqu’à 100 kW, peut généralement s’effectuer avec une préci- sion suffisante sur la base de la consommation antérieure. La puissance nécessaire du générateur de chaleur de remplace- ment est la suivante: Φgen,out,new = (man · GCV / tan) · (ηan,old / ηan,new) · ηgen,new Φgen,out,new Puissance du producteur de chaleur de remplace- ment, en kW man Consommation annuelle de combustible moyen- née sur plusieurs années, en kg (ou m3 ou l) GCV Pouvoir calorifique supérieur («Gross Calorific Value»), en kWh/kg (ou kWh/m3 ou kWh/l) tan Durée à pleine charge sur l’année du générateur de chaleur de remplacement, en h ηan,old Rendement annuel jusqu’à présent (par rapport au pouvoir calorifique supérieur) ηan,new Rendement annuel du producteur de chaleur de remplacement (par rapport au pouvoir calorifique supérieur) ηgen,new Rendement du producteur de chaleur (par rapport au pouvoir calorifique supérieur) Le rendement du producteur de chaleur peut être assimilé ici à: ηgen,new ≈ 0,5 · (1 + ηan,new) Remarque: La formule ci-dessus permettant de déterminer la production de chaleur ne s’applique qu’aux systèmes de subs- titution. Les données provenant de différents systèmes ne doi- vent pas être mélangées. Lors de la modification du système de production de chaleur, il n’est possible de choisir correctement un générateur de chaleur de substitution uniquement après avoir déterminé un système de substitution équivalent. L’uti- lisation correcte de la formule est présentée dans les chapitres 2.1.1 – 2.1.6 à l’aide de plusieurs exemples. Les chiffres en pour cent doivent être insérés dans la formule sous forme de décima- les (p. ex. 0,80 pour 80 %) A des altitudes standard jusqu’à 800 m, la durée à pleine charge sur l’année tan peut être définie selon la règle simplifiée suivante: • 2300 h pour les générateurs de chaleur servant au chauffage, • 2700 h pour les générateurs de chaleur servant au chauffage et à la production d’eau chaude. 2 Calcul de la puissance de chauffe Exemple de calcul Un immeuble locatif à Bâle avec production de chaleur pour le chauffage sans eau chaude Heures à pleine charge tan = 2300 h/a Consommation de plaquettes (bois tendre, teneur en eau 30 %) = 400 m3Pl/a Pouvoir calorifique GCV = 800 kWh/m3Pl Rendement annuel ηan,new = 70 % , ηan,old = 55 % Rendement du producteur de chaleur ηgen,new ≈ 0,5 · (1 + ηan,new) = 85 % Φgen,out,new = (man · GCV / tan) · (ηan,old /ηan,new) · ηgen,new = (400 · 800 / 2300) · (0,55 /0,70) · 0,85 = 93 kW 2.1.3 Chauffage à pellets ou granulés au bois Pouvoir calorifique GCV pellets 5,2 à 5,5 kWh/kg Rendement annuel ηan Nouvelles et anciennes chaudières 65 % à 75 % Exemple de calcul Un immeuble locatif à Bâle avec production de chaleur pour le chauffage sans eau chaude Heures à pleine charge tan = 2300 h/a Consommation de pellets = 3200 kg/a Pouvoir calorifique GCV = 5,4 kWh/kg Rendement annuel ηan,new = 70 % , ηan,old = 60 % Rendement du producteur de chaleur ηgen,new ≈ 0,5 · (1 + ηan,new) = 85 % Φgen,out,new = (man · GCV / tan) · (ηan,old /ηan,new) · ηgen,new = (3200 · 5,4 / 2300) · (0,6 /0,70) · 0,85 = 5,5 kW 2.1.4 Chauffage au mazout Pouvoir calorifique GCV pour le mazout Mazout EL 10,5 kWh/l Rendement annuel ηan Nouvelles chaudières (à condensation) 85 % à 95 % Anciennes chaudières (pas à condensation) 75 % à 80 % Exemple de calcul Une maison familiale à Zurich avec production de chaleur pour le chauffage et l’eau chaude Heures à pleine charge tan = 2700 h/a Consommation de mazout = 2000 l/a Pouvoir calorifique GCV = 10,5 kWh/l Rendement annuel ηan,new = 90 % , ηan,old = 78 % Rendement du producteur de chaleur ηgen,new ≈ 0,5 · (1 + ηan,new) = 95 % Φgen,out,new = (man · GCV / tan) · (ηan,old /ηan,new) · ηgen,new = (2000 · 10,5 / 2700) · (0,78/0,90) · 0,95 = 6,4 kW A des altitudes supérieures à 800 m, la durée à pleine charge doit être augmentée de 300 h. 2.1.1 Chauffage à bûches de bois [6] Pouvoir calorifique supérieur GCV des bûches de bois séche à l’air 1) Bois tendre 2) 1800 kWh/stère 4) Bois dur 3) 2500 kWh/stère 1) Ne pas brûler du bois frais provenant de la forêt! Sa combustion pro- duit trop d’émissions et les chaudières utilisent moins bien l’énergie. Le bois séché à l’air (2 ans) contient 15 à 20 % d’eau. 2) Bois tendre: p. ex. épicéa, sapin, pin, mélèze, peuplier ou saule 3) Bois dur: p. ex. chêne, hêtre, frêne, érable, bouleau, orme, châtai- gnier, charme, noisetier, noyer ou merisier 4) Stère: Pile de bûches de bois rondes d’une longueur d’un mètre, d’un mètre de haut et un mètre de large. Rendement annuel ηan Nouvelles chaudières 65 % à 75 % Anciennes chaudières 45 % à 65 % Exemple de calcul Une maison familiale à Adelboden (1250 m) avec production de chaleur pour le chauffage et l’eau chaude Durée à pleine charge tan = 3000 h/a Consommation de bois (bois dur séché à l’air) man= 18 st/a Pouvoir calorifique GCV = 2500 kWh/stère Rendement annuel ηan,new = 70 % , ηan,old = 55 % Rendement du producteur de chaleur ηgen,new ≈ 0,5 · (1 + ηan,new) = 85 % Φgen,out,new = (man · GCV / tan) · (ηan,old /ηan,new) · ηgen,new = (18 · 2500 / 3000) · (0,55 /0,70) · 0,85 = 10,0 kW 2.1.2 Chauffage à plaquettes de bois [6] Pouvoir calorifique GCV des plaquettes de bois Teneur en eau % Densité en vrac kg/m³ PI 1) Pouvoir calorifique supérieur GCV kWh/m³ PI Bois tendre 30 160 à 230 750 à 900 Bois dur 30 250 à 330 1000 à 1250 1) Un mètre cube de plaquettes de bois en vrac [m3Pl]. Rendement annuel ηan Nouvelles chaudières 1) de 65 % à 75 % Anciennes chaudières de 45 % à 65 % 1) Le rendement ne s’applique pas aux générateurs de chaleur à condensation 3 Calcul de la puissance de chauffe 2.1.5 Chauffage au gaz Pouvoir calorifique GCV pour le gaz Gaz naturel 10,4 kWh/m3 1) 1) Le pouvoir calorifique mentionné est valable pour 0,98 bar, 15 °C (Plateau suisse) et se rapporte aux mètres cubes d’exploitation tels qu’affichés sur le compteur de gaz. Rendement annuel ηan Nouvelles chaudières (à condensation) 85 % à 95 % Anciennes chaudières (pas à condensation) 80 % à 85 % Exemple de calcul Un immeuble locatif à Berne avec production de chaleur pour le chauffage et l’eau chaude Heures à pleine charge tan = 2700 h/a Consommation de gaz = 6000 m3 Pouvoir calorifique GCV = 10,4 kWh/m3 Rendement annuel ηan,new = 90 % , ηan,old = 82 % Rendement du producteur de chaleur ηgen,new ≈ 0,5 · (1 + ηan,new) = 95 % Φgen,out,new = (man · GCV / tan) · (ηan,old / ηan,new) · ηgen,new = (6000 · 10,4 / 2700) · (0,82 /0,90) · 0,95 = 20 kW 2.1.6 Chauffage électrique Rendement annuel ηan 93 % à 97 % La puissance nécessaire du générateur de chaleur peut être calculée sur la base de la consommation annuelle d’électricité pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire. La consommation électrique au compteur est indiquée en kilowattheures. Exemple de calcul Une maison familiale à Flims avec production de chaleur pour le chauffage et l’eau chaude Heures à pleine charge t = 3000 h/a Consommation d’électricité = 25000 kWh/a Rendement annuel ηan,new = 96 % , ηan,old = 93 % Rendement du producteur de chaleur ηgen,new ≈ 0,5 · (1 + ηan,new) = 98 % Φgen,out,new = (man / tan) · (ηan,old / ηan,new) · ηgen,new = (25000 / 3000) · (0,93 /0,96) · 0,98 = 7,9 kW 2.2 Détermination de la puissance du générateur de chaleur au moyen de la courbe caractéristique de puissance uploads/Ingenierie_Lourd/ calcul-pc.pdf