diaporama production

1. La production

2. La production de chaleur
Sommaire :
• Notion de combustion : le méthane
• Analyse de la combustion
• Bilan des puissances d’une chaudière
• Choisir le brûleur adapté
• Le brûleur gaz
• Le brûleur fioul
• Séquence d’allumage et d’arrêt
• Chaudière murale, brûleur atmosphérique
• Règlementation
• Puissance et nombre de générateurs
• Raccordement de plusieurs générateurs
• Régulation

3. Notion de combustion : le méthane
CH4 + 2 O2 + 8 N2 = 2 H2O + CO2 + 8 N2
en volume
(dans les mêmes
conditions)
1 m3 +
10 m3 d’air
= 2 m3 + 1 m3 + 8 m32 m3 8 m3+
9 m3 de fumées
sèches
11 m3 de fumées humides
Pouvoir comburivore ou
Volume d’air théorique
Pouvoir fumigène humide ou
Volume des fumées humides théoriques
Pouvoir fumigène sec ou
Volume des fumées sèches théoriques
Pourcentage maxi de CO2 dans les fumées sèches = 1 / 9 = 11,1 %
Air (en volume) :
78 % N2
21 % O2
soit environ
4/5 N2
1/5 O2
La combustion d’un m3 normal de méthane
consomme 10 m3 d’air et produit 9 m3 de fumées sèches et 2 m3 de vapeur d’eau

4. 1
CO
[ppm]
Meilleure
combustion
Analyse de la combustion 1/2
Il existe une corrélation entre la quantité d’oxygène et les rejets
Le réglage de combustion vise à une :
• Combustion de bonne qualité : CO mini
• Réduction des pertes par les fumées : O2 mini
Pour produire le maximum de chaleur, il faut oxyder
la totalité le combustible et donc rechercher une :
Combustion oxydante, presque complète.
• Combustion complète : Toutes les réactions chimiques possibles ont été réalisées. Ceci est
impossible en réalité.
• Combustion incomplète : Il reste des molécules de combustibles partiellement oxydées dans les
fumées.
1,10 - 1,20

5. Analyse de la combustion 2/2
Afin de régler la combustion du brûleur de manière optimal, il faut effectuer des analyses de
combustion. Soit avec un analyseur numérique ou bien un opacimètre donnant l’indice de
Bacharach ou indice de suie.
Analyseur de combustion
Opacimètre (smoke test)

6. Bilan des puissances d’une chaudière
RD
Fumées
Brûleur
Foyer
Parois
Combustible (ici du gaz)
Pu
Pf
Pp
Pb
• Pb : puissance brûleur (puissance
absorbée)
• Pu : puissance utile
• Pp : pertes parois
• Pf : pertes fumées
Sur PCI Sur PCS
Gaz 𝑃𝑏 = 𝑃𝐶𝐼. 𝑞𝑣 𝑛 𝑃𝑏 = 𝑃𝐶𝑆. 𝑞𝑣 𝑛
Solide et liquide 𝑃𝑏 = 𝑃𝐶𝐼. 𝑞𝑚 𝑃𝑏 = 𝑃𝐶𝑆. 𝑞𝑚
Puissance brûleur
Puissance utile
𝑃𝑢 = 𝑞𝑚 𝑒𝑐. 𝐶𝑒𝑐. 𝜃 𝐷 − 𝜃 𝑅
𝑃𝑢 = 1,16. 𝑞𝑚 𝑒𝑐. 𝜃 𝐷 − 𝜃 𝑅
Relation pratique
Rendement de la chaudière:
𝜂 𝑐ℎ =
𝑃𝑢
𝑃𝑏

7. Choisir le brûleur adapté
La sélection d’un brûleur s’effectue suivant plusieurs critères :
• Le besoin, c’est-à-dire la puissance utile,
• Le rendement de la chaudière, sa puissance nominale,
• La pression dans le foyer,
• Choisir le brûleur en fonction de la pression du gaz fourni (20 ou 300 mbar) et de
la puissance disponible du brûleur,
• Choisir la longueur de la tête en fonction de la dimension du foyer.
Il doit être aussi dans une plage de
fonctionnement de 60 à 75% de sa
puissance maximale ce qui permet une
bonne autorité de la régulation de ses
volets d’air et de gaz.
39 %61 %
34 % 66 %

8. Le brûleur gaz 1/5

9. Le brûleur gaz 2/5
1
2
3
4
5 6
7
12
15
14
Air
8
9
10
11
13
P
P
Gaz
Rep Désignation Fonction
1 Piège à sons Atténuer le bruit (niveau de pression acoustique) dans la chaufferie et les locaux environnants
2 Volet de réglage d’air Régler le débit d’air de combustion (adapter le débit d’air au débit de gaz)
3
Ventilateur centrifuge (à
action)
Introduire le débit d’air de combustion dans le foyer
4 Pressostat d‘air Contrôler le fonctionnement du ventilateur
5 Électrode d’ionisation Contrôler la présence de flamme
6 Accroche-flamme Mélanger l’air primaire au gaz. Régler la vitesse de sortie du mélange air-gaz
7 Électrode d’allumage Produire un arc électrique pour allumer le gaz
8 Robinet d’arrêt gaz Isoler le brûleur du réseau de distribution gaz
9 Filtre gaz Arrêter les impuretés pour préserver l’étanchéité des clapets des électrovannes
10 Pressostat gaz mini Contrôler que la pression de l’alimentation gaz est suffisante
11 Détendeur-électrovanne
Réguler la pression gaz dans la tête de combustion pour introduire toujours le débit de gaz
nécessaire. Fermer automatiquement l’arrivée de gaz
12 Électrovanne de sécurité Fermer automatiquement l’arrivée de gaz
13 Tête de combustion Réaliser la combustion
14 Transformateur BT/HT Produire une haute tension suffisante pour créer un arc électrique
15
Boitier de commande (ou de
contrôle)
Commander tous les matériels, en respectant un programme de mise en marche et d’arrêt.
Afficher un défaut et réarmer après défaut.

10. Le brûleur gaz 3/5
Tête de
combustion
Déflecteur ou
accroche flamme
Vis de réglage
du déflecteur
Ventilateur
Registre d’air
Caisson
d’aspiration
Pressostat d’air
Servomoteur du volet d’air
Prises de
pression
Vis de réglage du registre
d’air Brûleur Weishaupt WG5
Turbine de ventilation
Le volet d’air Le pressostat d’air

11. Le brûleur gaz 4/5
P
a
b
c
d
e
f
 Consignant le réseau (a),
 Filtrant les impuretés
éventuelles (b),
 S’assurant de la présence
du gaz (c),
 Régulant la pression
d’alimentation (d),
 Autorisant le passage du
gaz lors de la demande (e),
 Ouvrant progressivement
l’alimentation afin de ne
pas générer une
« explosion » à l’allumage
(f).

12. Le brûleur gaz 5/5
Transformateur
haute tension
Bouton de
réarmement
Coffret de
sécurité
Électrode d’allumage
Moteur du ventilateur
7 broches
4 broches

13. Le brûleur fioul 1/6

14. Le brûleur fioul 2/6
1
2
3 4 5
6
7
8
9
10
11
12
13
15
14
Air
M
16 Rep Désignation Fonction
1 Piège à sons Atténuer le bruit (niveau de pression acoustique) dans la chaufferie et les locaux environnants
2 Volet de réglage d’air Régler le débit d’air de combustion (adapter le débit d’air au débit de fioul)
3 Ventilateur centrifuge (à action) Introduire le débit d’air de combustion dans le foyer
4 Cellule photo électrique Contrôler la présence de flamme
5 Accroche-flamme Mélanger l’air primaire au fioul. Régler la vitesse de sortie du mélange air-fioul
6 Réchauffeur fioul Réguler la viscosité du fioul et donc son débit
7 Gicleur Pulvériser le fioul
8 Électrode d’allumage Produire un arc électrique pour allumer la vapeur de fioul
9 Filtre fioul Empêcher les impuretés d’obstruer le gicleur ainsi que le siège de l’électrovanne
10 Pompe à engrenage Introduire le fioul dans le circuit et produire la pression de pulvérisation
11 Électrovanne Fermer automatiquement l’arrivée de fioul en cas d’arrêt
12 Régulateur de pression Stabiliser la pression de fioul
13 Flexible Démonter le brûleur sans vidanger l’installation
14 Transformateur BT/HT Produire une haute tension suffisante pour créer un arc électrique
15
Boitier de commande (ou de
contrôle)
Commander tous les matériels, en respectant un programme de mise en marche et d’arrêt.
Afficher un défaut et réarmer après défaut.
16 Moteur électrique Entrainer le ventilateur et la pompe qui sont montés sur le même axe

15. Gicleur
Ligne gicleur
Électrovanne
Pompe fioul
Flexibles de raccordement
Le brûleur fioul 3/6

16. Le brûleur fioul 4/6

17. Le brûleur fioul 5/6

18. Le brûleur fioul 6/6
Bouton de
réarmement
Coffret de
sécurité
Moteur électrique
Sonde de
détection de
flamme
Électrodes d’allumage
Transformateur
haute tension
Connecteur 7 broches
L
N
230 V 15 kV
7,5 kV
7,5 kV

19. Séquence d’allumage et d’arrêt 1/2
1. Ouverture du volet d’air en GA.
2. Mise en marche ventilateur.
3. Contrôle de la pression d’air.
4. Temporisation pré-ventilation.
5. Fermeture du volet d’air en PA.
6. Mise sous tension du transformateur d’allumage : Arc électrique.
7. Ouverture des vannes de gaz avec la pression d’allumage ps.
8. Contrôle de présence de flamme par électrode d’ionisation.
9. Mise hors tension du transformateur.
10.Augmentation de la pression jusqu’à pG1 et fonctionnement en PA ou ouverture du
volet en GA avec pression pG, selon commande du thermostat d’allure.
1. Fermeture des vannes de gaz.
2. Arrêt du ventilateur.
3. Fermeture complète du volet d’air.
Mise en service
Mise à l’arrêt

20. Séquence d’allumage et d’arrêt 2/2
Num.
étape
Description de l’étape
1 No voltage
2 Powering up, no heat request
3 Heating request
4 Checking the air flap is closed
5
Pre-ventilation: Switching on the motor and the
igniter
6 Closing the air flap, switching to the ignition position
7 Unauthorised flame monitoring
8
Starting the burner: opening the solenoid valve, flame
formation, safety time
9 Flame stabilisation time, post-ignition time
10 Awaiting regulator release
11
Opening the servomotor, until the opening position of
the 2nd stage valve is reached
12 Operation in 2nd stage
13
Closing the servomotor, until the closing position of
the 2nd stage valve is reached
14 Operation in 1st stage
15 Regulator shutdown, closure of the servomotor at 0°
16 Awaiting a new heating request

21. Chaudière murale, brûleur atmosphérique
1. Dispositif anti-refoulement
2. Échangeur de chaleur primaire
3. Brûleur
4. Échangeur de chaleur secondaire
5. Débitmètre
6. Mécanisme de gaz
7. Vanne trois voies
8. Boîtier électronique / Boîtier de commande
9. Dispositif de remplissage
10. Pompe
11. Soupape de sécurité
12. Sonde CTN (2x)
13. Purgeur
14. Vase d'expansion à membrane
Diffuseur
Chambre de mélange
Gaz
Air primaire
Air secondaire
Tube mélangeur

22. Corps de chauffe

23. Chaudière à condensation

24. Règlementation

25. Sécurité des installations 1/4
Mise à
l’égout
Mise à
l’égout
Type de montage possible des soupapes
Différentes soupapes utilisées
Ouverture de passage ½” ¾” 1”
Pression d’ouverture 3 bars 4 bars 3 bars 4 bars 3 bars 4 bars
Puissance maximum
56 kW
125 kW
70 kW
112 kW
200 kW
140 kW
246 kW
224 kW
375 kW
280 kW
461 kW

26. Sécurité des installations 2/4
Réglage de la température de
sécurité
Partie plongée dans l’ECBT pour
prélever la température
Raccordement électrique
E13 : alarme
Thermostat de sécurité Siemens
RAK ST
Sécurité
Régulation
Montage du thermostat de sécurité

27. Sécurité des installations 3/4
Pressostat Danfoss RT 110
Pressostat divers

28. Sécurité des installations 4/4
Contrôleur de débit (Flow Switch) à palette
Contrôleur de débit visuel

29. Puissance et nombre de générateurs
𝑃𝑛é𝑐𝑒𝑠𝑠𝑎𝑖𝑟𝑒 = 𝑃𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑠𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛𝑠 + 𝑃𝑒𝑟𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑃𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑙é𝑒 = 𝐶𝑠. 𝑃𝑛é𝑐𝑒𝑠𝑠𝑎𝑖𝑟𝑒
Règle des deux tiers
1
3
𝑃𝑛
1
3
𝑃𝑛
1
3
𝑃𝑛
2
3
𝑃𝑛
2
3
𝑃𝑛
𝑃𝑖𝑛𝑠𝑡 =
4
3
𝑃𝑛
𝑃𝑖𝑛𝑠𝑡 = 𝑃𝑛
Exemple de montage avec plusieurs générateurs

30. Raccordement de plusieurs générateurs 1/2
Distributeur et collecteur Robinets de réglage
Boucle de TICHELMANN (ou Tickelman)
Pour ces trois solutions,
il faut prévoir un
montage avec des
pompes doubles afin de
ne pas être tributaire du
bon fonctionnement de
la pompe alimentaire
Avec une pompe commune

31. Raccordement de plusieurs générateurs 2/2
Avec une pompe individuelle

32. Régulation 1/2
Sonde
Régulateur Actionneur
Organe de réglage
Consigne
Constitution
𝑃𝑢 = 𝑞𝑚 𝑒𝑐. 𝐶𝑒𝑐. 𝜃 𝐷 − 𝜃 𝑅
Variation du débit
Variation de la température
Principes
V3V en répartition
V2V
V3V en mélange

33. Régulation 2/2
ti : Température intérieure [°C]
te : Température extérieure [°C]
teb : Température extérieure de base [°C]
tdn : Température de départ nominale du chauffage [°C]
tnc : Température de non chauffe [°C]
Température
extérieure
teb
Température de
départ [°C]
ti
tdn
te
td
ti
Courbe de chauffe
11 Réglage de la consigne de la température de départ par -5 °C extérieur
12 Réglage de la consigne de la température de départ par 15 °C extérieur
13 Bouton pour la correction de la température ambiante
Régulateur RVL 470

34. La production de froid
Sommaire :
• Fluide frigorigène
• Diagramme enthalpique
• Évolution du cycle et bilan des puissances
• Détail de l’évolution du fluide
• Composants d’une installation
• Le compresseur
• Le condenseur
• Le détendeur
• L’évaporateur
• La régulation

35. Circulation du FF
amb > FF : transfert
de chaleur de l’ambiance
vers le FF
amb < FF : transfert de
chaleur du FF vers l’ambiance
La chaleur se déplace
de la source chaude
vers la source froide
Ambiance n°1
Ambiance n°2
Chaleur
Chaleur
Abaissement de la
température ambiante
Qo est la quantité d’énergie enlevée à la source froide.
Qk est la quantité d’énergie donnée à la source chaude.
Fluide frigorigène
Les plages de températures :

36. Diagramme enthalpique
p
[bar]
h [kJ/kg]
Zone liquide (on parle de liquide sous-refroidi)
Zone vapeur (on parle de vapeur surchauffée)
Zone de mélange (liquide + vapeur)
sat
[°C]
Isotherme
• p : pression absolue du fluide en [bar].
Attention un manomètre indique une
pression relative. Échelle logarithmique.
• sat : température de saturation en [°C]
• h : enthalpie. Cela représente l’énergie
emmagasiné ou restituée par une quantité de
fluide. Unité en [kJ/kg]
• Isotherme : courbe d’isotempérature (ou de
même température) en [°C]
• Isentrope : courbe de même entropie appelée
aussi courbe de compression. Unité en
[kJ/(kg.K)]
• Isochore : courbe de volume massique (à
volume constant) en [m3/kg].
• Courbe de saturation : courbe de séparation
entre la zone liquide et l’apparition de la
première bulle de vapeur ainsi que la
séparation entre la zone vapeur et l’apparition
de la première goutte de liquide.
• Isotitre : courbe indiquant le pourcentage de
vapeur dans le liquide sur la masse totale
(vapeur + liquide).

37. Circuit frigorifique
Compresseur
Condenseur
Détendeur
Évaporateur
Liaisons frigorifiques
VapeurLiquide
HautepressionBassepression
Zone d’état
Zonedepression
Circuit frigorifique didactique
Groupe frigorifique sans liaisons
vers l’évaporateur

38. p
[bar]
h [kJ/kg]
sat
[°C]
Compression
Désurchauffe
CondensationSous-refroidissement
Détente
Vaporisation Surchauffe
p0
pk
1
2
3
4
hévap
hcond
hcomp
h1 h2h3 = h4
Évolution du cycle et bilan des puissances
 Pcond : puissance condenseur
 Pcomp : puissance compresseur
 Pévap : puissance évaporateur
Puissance compresseur :
𝑃𝑐𝑜𝑚𝑝 = 𝑞𝑚 𝐹𝐹. ℎ2 − ℎ1
Puissance condenseur :
𝑃𝑐𝑜𝑛𝑑 = 𝑞𝑚 𝐹𝐹. ℎ2 − ℎ3
Puissance évaporateur :
𝑃é𝑣𝑎𝑝 = 𝑞𝑚 𝐹𝐹. ℎ1 − ℎ3
Conclusion :
𝑃𝑐𝑜𝑛𝑑 = 𝑃é𝑣𝑎𝑝 + 𝑃𝑐𝑜𝑚𝑝

39. Détail de l’évolution du fluide
p
[bar]
h [kJ/kg]
sat
[°C]
Compression
DésurchauffeCondensation
Sous-refroidissement
Détente
Vaporisation
Surchauffe
p0
pk
1
2
3
4
h1 h2h3 = h4

40. Composants d’une installation
1
2
3 8
3A
7 6
4
5
9
10
9
BP
>
HP
<
HBP
11
Local à
refroidir
Num Nom Fonction
1 Compresseur
Aspirer le FF en BP, basse température et le refouler en HP, haute
température.
2 Condenseur
Échanger les calories du FF avec le milieu ambiant afin de faire passer le fluide
de l’état gazeux à l’état liquide et ainsi baisser sa température.
3 Détendeur Abaisser brutalement la pression du FF afin d’abaisser sa température.
3a Bulbe
Prélever la température en sortie de l’évaporateur afin de réguler le débit
masse du FF au niveau du détendeur.
4 Évaporateur
Échanger les frigories du FF avec l’ambiance à refroidir. Le FF passe de l’état
liquide à l’état gazeux.
5
Bouteille anti coup de
liquide
Permettre l’aspiration du FF à l’état gazeux et éviter que le compresseur
n’aspire du FF à l’état liquide. Le trou dans la partie basse permet le retour de
l’huile dans le compresseur.
6 Bouteille liquide
Permettre l’aspiration du FF à l’état liquide. Cette bouteille sert également de
réserve de FF.
7 Voyant liquide
Vérifier la bonne liquéfaction du FF après le condenseur ainsi que de vérifier
l’absence d’humidité dans le circuit.
8 Électrovanne
Arrêter la circulation du fluide lors de l’arrêt du fonctionnement par une
régulation BP (pump down).
9 Sécurité BP et HP Protéger l’installation en BP et HP.
10 Pressostat de régulation Réguler l’installation en BP et HP.
11 Filtre déshydrateur Filtrer les impuretés (oxydation, etc…) et absorber l’humidité éventuelle.

41. Le compresseur

42. Le condenseur 1/2

43. Le condenseur 2/2

44. Le détendeur
Égalisation interne
Tige de liaison et membrane
Pointeau
Vis de réglage Filtre
Ressort
CapillaireBulbe
Entrée HP
Sortie BP
Détendeur Danfoss

45. L’évaporateur

46. La régulation
1
2