Testo Guide pratique Manuel utilisateur

Guide pratique
Techniques de mesure
pour les installations
de chauffage
Conseils pratiques, trucs & astuces.
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où ceux-ci ne résultent pas d’un cas de préméditation ou de négligence grossière.
Testo AG, juin 2014
2
Préface
Chères lectrices,
chers lecteurs,
Ce guide doit être considéré comme
De nombreux trucs et astuces pra-
un aperçu des grandeurs, tâches
tiques sont autant de conseils utiles
et techniques de mesure à l’usage
pour l’utilisation des analyseurs de
des professionnels du chauffage. Il
combustion portatifs. Ce guide vous
fournit des réponses compétentes aux
épargne ainsi des recherches lon-
questions pratiques les plus posées.
gues et laborieuses dans différentes
Ces réponses se basent sur les expé-
sources.
riences d’utilisateurs d’appareils Testo
Nous attendons également toutes vos
du monde entier.
suggestions et propositions d’amélio-
Les débutants intéressés par le sujet
ration.
obtiennent ainsi une vue d’ensemble
de la législation allemande en la matière et des limites devant être respectées lors des mesures des émissions.
Pour les professionnels expérimentés
dans les mesures des gaz de fumée, il
s’agit d’un ouvrage de référence utile
sur les dispositions actuelles.
Wolfgang Schwörer, directeur Gestion des produits
3
Table des matières
1. Qu’est-ce que les gaz de fumée ?6
1.1 Unités de mesure
7
1.2 Composants des gaz de fumée
9
2.Combustibles16
2.1 Combustibles solides
16
2.2 Combustibles liquides
19
2.3 Combustibles gazeux
20
3.Foyers22
3.1 Principe de fonctionnement des foyers
22
3.2 Etat actuel des techniques en matière de chaudières de chauffage
23
3.3 Classification des foyers par combustibles
25
3.3.1 Chaudières pour combustibles solides
25
3.3.2 Foyers au gaz
26
3.3.3 Brûleurs au fioul
28
3.3.4 Autres types de brûleurs
32
4. Principes légaux pour les mesures sur les installations de chauffage34
4.1 Ordonnance allemande sur les petites et moyennes installations de chauffage
(1ère
35
BImSchV)
4.2 Règlement allemand relatif au ramonage et à l’inspection (KÜO)
36
5. Tâches de mesure sur les installations de chauffage38
5.1 Contrôle de fonctionnement et réglages des installations de 38
chauffage au gaz
5.2 Contrôle de fonctionnement et réglages des installations de 58
chauffage au fioul
5.3 Contrôles récurrents des installations utilisant des combustibles solides conformément à la 1ère BImSchV
4
61
6. Contrôles d’étanchéité des canalisations de gaz et d’eau68
6.1 Contrôle des canalisations de gaz
68
6.1.1 Contrôle de charge
68
6.1.2 Contrôle d’étanchéité
69
6.1.3 Contrôle de la capacité de fonctionnement
71
6.1.4 Contrôle de charge et d’étanchéité combiné sur les 74
canalisations de gaz
6.1.5 Détection des fuites de gaz
6.2 Contrôle des installations d’eau potable
74
74
6.2.1 Contrôle de pression au moyen d’eau
75
6.2.2 Contrôle de pression au moyen d’air ou de gaz inerte
75
6.2.2.1 Contrôles d’étanchéité
76
6.2.2.2 Contrôles de charge
78
7. Appareils de mesure pour les analyses du gaz de fumée80
7.1 Capteurs
80
7.2 Fonctionnement d’un capteur chimique à deux / trois électrodes
80
7.2.1 Fonctionnement d’un capteur chimique à deux électrodes
81
7.2.2 Fonctionnement d’un capteur chimique à trois électrodes 82
utilisé pour les gaz toxiques
7.3 Fonctionnement d’un capteur à semi-conducteur pour les gaz 83
combustibles
7.4 Capteur de poussières fines
84
7.5 Electronique
84
7.6 Conception
85
8.Annexes86
8.1 Formules de calcul
86
8.2 Présentation des appareils Testo
92
5
Qu’est-ce que les gaz de fumée ?
1. Qu’est-ce que les gaz de fumée ?
En raison du nombre croissant de
respectant l’environnement, il est donc
combustions de tous types, les
nécessaire de limiter les polluants. Les
concentrations en substances toxiques
polluants contenus dans les fumées
dans l’environnement sont de plus en
ne peuvent être limités avec effica-
plus élevées. La formation de Smog,
cité que si les installations existantes
l’apparition de pluies acides et le
fonctionnent de manière optimale ou
nombre croissant d’allergies sont les
les foyers défectueux sont mis hors
conséquences directes de cette évolu-
service. Les analyses de combustion
tion. Pour produire de l’énergie tout en
permettent de déterminer les concen-
+
Produits de la
combustion
Combustible
Monoxyde de carbone
Carbone
Dioxyde de soufre
O2 résiduel
Oxyde d’azote NOx
Azote
Vapeur d’eau
Vapeur d’eau
Hydrogène
Soufre
Résidus de combustible
Oxygène
Cendre
Azote
Poussières fines
Eau
Suie
Ill. 1 – Composition du gaz de fumée
6
Combustion
Dioxyde de carbone
Oxygène
Résidus
Air
trations en substances polluantes et
de monoxyde de carbone et 999 750
de régler les installations de chauffage
particules de dioxyde d’azote (N2) et
de manière optimale.
d’oxygène (O2). L’unité « ppm » est
Les combustibles contiennent essen-
indépendante de la pression et de la
tiellement du carbone (C) et de l’hy-
température et est utilisée pour les
drogène (H2). L’air de combustion se
faibles concentrations. Les concentra-
compose d’oxygène (O2), d’azote (N2)
tions plus importantes sont indiquée
et d’une faible part de gaz résiduels et
en « pour cent (%) ».
de vapeur d’eau.
En brûlant, les combustibles consom-
La conversion est la suivante :
ment de l’oxygène (O2).
10 000 ppm = 1 %
Ce processus est appelé « oxyda-
1 000 ppm
= 0.1 %
tion ». Les éléments composant l’air
100 ppm
= 0.01 %
de combustion et le combustible
10 ppm
= 0.001 %
forment de nouvelles liaisons.
1 ppm
= 0.0001 %
1.1 Unités de mesure
Une concentration en oxygène de
21 % vol. correspondrait ainsi à une
ppm (parts per million)
concentration de 210 000 ppm O2.
Les polluants contenus dans les gaz
de fumée sont définis en fonction des
concentrations de leurs différents
composants. Les unités suivantes sont
généralement utilisées :
L’unité « ppm » indique un rapport,
tout comme l’indication « pour cent
(%) ». « Pour cent » signifie « un certain nombre de parts sur cent parts ».
« ppm » signifie « un certain nombre
de parts sur un million de parts ». Si
une bouteille de gaz contient, p.ex.,
250 ppm de monoxyde de carbone
(CO) et si on prélève un million de
particules de cette bouteille, ce prélèvement contiendra 250 particules
7
Qu’est-ce que les gaz de fumée ?
mg/Nm³
surée en oxygène (O2) dans le gaz de
(milligramme par mètre cube)
fumée est également nécessaire pour
Dans l’unité « mg/Nm³ », le volume
la conversion ppm --> mg/Nm³. Nous
aux conditions normales (mètre cube
décrivons dans la suite les conver-
étalon, Nm³) sert de quantité de réfé-
sions pour le monoxyde de carbone
rence et la masse du gaz polluant est
(CO) et les oxydes d’azote (NOx).
indiquée en milligrammes (mg). Cette
Les facteurs repris dans les formules
unité dépendant de la pression et de
correspondent à la densité à l’état
la température, on fait référence au
normal des gaz en mg/m³.
volume aux conditions normales :
Température :0 °C
Pression :
mg/kWh
1 013 mbar (hPa)
(milligramme par kilowatt-heure
d’énergie utilisé)
Cette indication seule n’est cepen-
Pour déterminer les concentrations en
dant pas pertinente car les rapports
gaz polluants dans l’unité mg/kWh,
volumiques dans le gaz de fumée
liée à l’énergie, des calculs doivent
changent en fonction de la teneur en
être effectués avec des données spé-
oxygène (dilution du gaz de fumée
cifiques au combustible. Les facteurs
par l’air ambiant). C’est pourquoi
de conversion sont donc différents
les valeurs de mesure doivent être
en fonction des combustibles. Vous
recalculées pour un volume d’oxy-
trouverez dans la suite les facteurs
gène défini, la teneur en oxygène de
de conversion pour les « ppm » et les
référence (O2 de référence). Seules
« mg/m³ » en « mg/kWh », l’unité liée à
des indications ayant la même teneur
l’énergie. Avant de convertir une valeur
en oxygène de référence peuvent être
en mg/kWh, les concentrations des
directement comparées. La teneur me-
valeurs d’émission mesurées doivent
CO (mg/m³) =
NOx (mg/m³) =
Conversion en mg/Nm³
8
21 - O2 de référence
(21 - O2)
21 - O2 de référence
(21 - O2)
× CO (ppm) × 1.25
× 2.05 × (NO (ppm) + NO2 (ppm))
cependant être converties en gaz de
Azote (N2)
fumée non dilué (teneur en oxygène de
L’azote (N2) est le principal composant
référence de 0 %) (cf. annexe 13.1).
de l’air respirable (79 % vol.). Ce gaz
Pour les combustibles solides, les
incolore, inodore et insipide ne parti-
facteurs de conversion dépendent
cipe pas à la combustion. Il est intégré
également de la forme du combustible
à la combustion comme matière inerte
(morceaux, copeaux, poudre, frag-
et est ramené, réchauffé, vers la che-
ments, etc.). C’est pourquoi des réfé-
minée.
rences séparées doivent être fournies
Valeurs typiques dans les gaz de
pour ces combustibles.
fumée :
Foyers au fioul / gaz : 78 % – 80 %
1.2 Composants des gaz de fumée
Dioxyde de carbone (CO2)
Les éléments contenus dans les gaz
Le dioxyde de carbone est un gaz
de fumée sont présentés dans la suite
incolore et inodore, présentant un goût
dans l’ordre de leurs concentrations.
légèrement acide. Sous l’effet de la
lumière du soleil et de la chlorophylle,
Fioul EL
CO
NOx
1 ppm =1 110 mg/kWh
1 mg/kWh =0.900 ppm
1 mg/m³=0.889 mg/kWh
1 mg/kWh =1.125 mg/m³
1 ppm =1 822 mg/kWh
1 mg/kWh =0.549 ppm
1 mg/m³=0.889 mg/kWh
1 mg/kWh =1.125 mg/m³
Gaz naturel H (G20)
CO
NOx
1 ppm =1 074 mg/kWh
1 mg/kWh =0.931 ppm
1 mg/m³=0.859 mg/kWh
1 mg/kWh =1.164 mg/m³
1 ppm =1 759 mg/kWh
1 mg/kWh =0.569 ppm
1 mg/m³=0.859 mg/kWh
1 mg/kWh =1.164 mg/m³
Ill. 2 – Facteurs de conversion pour les unités liées à l’énergie
9
Qu’est-ce que les gaz de fumée ?
substance verte colorant les feuilles,
tité dépend du combustible. Le gaz
la végétation transforme le dioxyde
naturel (CH4) présente la teneur en H2
de carbone (CO2) en oxygène (O2).
la plus élevée (env. 22 %) et le coke, la
En respirant, les êtres humains et les
plus basse (env. 3 %). L’énergie utili-
animaux retransforment cet oxygène
sée par les chaudières à condensation
(O2) en dioxyde de carbone (CO2). Ceci
est contenue dans la vapeur d’eau des
garantit un certain équilibre, cepen-
gaz de combustion (teneur jusqu’à
dant perturbé par les gaz de com-
env. 15 % vol.).
bustion. Ce déséquilibre est renforcé
par l’effet de serre. La concentration
Oxygène (O2)
maximale admissible en CO2 sur les
Les restes d’oxygène n’étant pas
lieux de travail est de 5 000 ppm.
consommé lors de la combustion en
Valeurs typiques dans les gaz de
cas d’excès d’air apparaissent sous
fumée :
forme gazeuse dans le gaz de fumée
Foyers au fioul : 12.5 – 14 %
et permettent de mesurer l’effica-
Foyers au gaz : 8 – 11 %
cité de la combustion. Ceux-ci sont
utilisés pour calculer les pertes par les
Vapeur d’eau (humidité)
fumées, ainsi que la teneur en dioxyde
L’hydrogène contenu dans le combus-
de carbone.
tible s’associe à l’oxygène pour former
Valeurs typiques dans les gaz de
de l’eau (H2O). Associée à l’eau conte-
fumée :
nue dans le combustible et dans l’air
Foyers au fioul : 2 – 5 %
de combustion, celle-ci prend alors
Foyers au gaz : 2 – 6 %
la forme d’humidité dans le gaz de
(chauffe-eau)
combustion (TF élevée) ou de condensation (TF basse), en fonction de la
Monoxyde de carbone (CO)
température du gaz de fumée (TF). La
Le monoxyde de carbone est un
combustion d’hydrogène entraîne la
toxique respiratoire incolore et ino-
formation de vapeur d’eau. 1 kg de H2
dore ; il s’agit du produit d’une com-
a besoin de 8 kg de O2 pour être com-
bustion incomplète. Le CO a la même
plètement consommé et il en résulte
densité que l’air, contrairement au
9 kg d’eau (produit de la combus-
CO2, plus lourd et s’accumulant donc
tion). Dans le cadre d’un combustion
au niveau du sol. A une concentration
traditionnelle, l’« eau de combustion »
trop élevée, il empêche l’absorption
prend la forme de vapeur et sa quan-
d’oxygène dans le sang. Le CO agit
10
comme un toxique sur le sang en
il contribue à la formation d’ozone.
raison des liaisons qu’il forme avec
Additionnées, les teneurs en NO et
l’hémoglobine. La liaison entre l’hémo-
NO2 sont appelées « oxydes d’azote
globine, donnant sa couleur au sang,
(NOx) ». La valeur MAK s’élève à
et le CO est 300 fois plus solide que
5 ppm.
celle entre l’hémoglobine et l’oxygène.
Si, p.ex., l’air respirable d’une pièce
La formation d’oxydes d’azote dépend
contient 700 ppm CO, il peut entraîner
de l’azote contenu dans le combus-
le décès d’une personne respirant cet
tible, du temps de séjour de l’azote
air en trois heures. La concentration
dans les flammes (longueur des
maximale admissible sur les lieux de
flammes) et de la température des
travail est de 30 ppm. Si, en raison
flammes. Lorsque la température des
d’un défaut d’oxygène, le carbone
flammes est supérieure à
brûlé ne produit que du monoxyde de
1 300 °C, la formation de NOx aug-
carbone, seulement ¹⁄₃ de l’énergie est
mente fortement. Les processus de
convertie en chaleur, les ²⁄₃ restants
formation de NOx peuvent être réduits
étant perdus !
par les techniques utilisées pour les
Valeurs typiques dans les gaz de
foyers modernes – une « flamme
fumée :
froide », la circulation des gaz de
Foyers au fioul : 80 – 150 ppm
fumée et un excès d’air réduit.
Foyers au gaz : 80 – 100 ppm
Valeurs typiques dans les gaz de
fumée :
Oxydes d’azote (NOx)
Foyers au fioul / gaz :
A des températures élevées (com-
50 – 100 ppm
bustion), l’azote (N2) contenu dans le
combustible et dans l’air ambiant se
Des NOx instantanés apparaissent
lie à l’oxygène de l’air (O2) pour former
pendant la combustion grâce à l’oxy-
de l’oxyde d’azote (NO). Associé à
gène libre (excès d’air) dans la zone de
l’oxygène (O2), ce gaz incolore s’oxyde
réaction de la flamme.
après un certain temps pour former du
dioxyde de carbone (NO2). Le NO2, so-
Les NOx du combustible appa-
luble dans l’eau, est toxique pour les
raissent à des températures de
poumons et, lorsqu’il est inhalé, cause
combustion très élevées, grâce aux
de graves dommages aux poumons.
liaisons formées par l’azote contenu
Associé aux rayons ultraviolets (soleil),
dans le combustible (fioul, charbons)
11
Qu’est-ce que les gaz de fumée ?
et l’oxygène. Cette réaction lie la
tement active d’un point de vue
chaleur. La combustion du gaz naturel
chimique. Le soufre peut se lier à
ne produit pas de NOx lié au combus-
presque tous les éléments sous l’effet
tible car le gaz naturel ne contient pas
de la chaleur. 1 kg de S a besoin de
d’azote.
1 kg de O2 pour brûler. Température
d’inflammation : 260 °C
La concentration en oxygène pendant la combustion, le temps de
Trioxyde de soufre (SO3)
séjour de l’air de combustion au
Un partie du SO2 (env. 3-7 %) conti-
niveau de la flamme (longueur des
nue de s’oxyder lors de la combustion
flammes) et la température des
pour former du SO3. Cette substance
flammes (formation de NOx ther-
solide blanche absorbe d’importantes
miques faible jusqu’à env. 1 200 °C,
quantités d’eau, ce qui fait de l’acide
forte à partir de 1 400 °C et maximale
sulfurique (SO3 + H2O = H2SO4) un
à partir de 1 800 °C) sont déterminants
composant des pluies acides.
pour les NOx thermiques.
Hydrocarbures imbrûlés (CXHY)
Dioxyde de soufre (SO2)
Les hydrocarbures imbrûlés (CXHY)
Le dioxyde de soufre (SO2) est un
apparaissent en cas de combustion
gaz toxique incolore présentant une
incomplète et contribuent à l’effet
odeur âcre. Il est produit par le soufre
de serre. Ce groupe de substances
contenu dans le combustible et irrite
comprend, entre autres, le méthane
les voies respiratoires et les yeux. La
(CH4), le butane (C4H10) et le benzène
concentration maximale admissible
(C6H6). Les causes de leur formation
sur les lieux de travail est de 5 ppm.
sont similaires à celles du monoxyde
Associé à l’eau (H2O) ou de la conden-
de carbone :
sation, il produit de l’acide sulfureux
atomisation et mélange incomplets
(H2SO3).
pour le fioul et défaut d’air pour le gaz
Valeur typique dans le gaz de fumée
naturel ou les combustibles solides.
des foyers au fioul : 180 ppm –
Il est difficile de le prouver au moyen
220 ppm
de mesures ; c’est pourquoi, dans
la pratique, un test des dérivés de
Soufre (sulfure) ‐ S
pétrole est réalisé pour le fioul et une
Le soufre est une substance solide,
mesure du CO pour le gaz naturel.
d’une couleur jaune verdâtre, for-
Pour les foyers au fioul, la présence
12
d’hydrocarbures se manifeste par la
ralement pris en considération pour
« puanteur » typique désagréable des
déterminer la classe correspondante.
gaz de combustion.
C’est de là que découle la grandeur
Valeur typique dans le gaz de fumée
de mesure PM10 (« particulate Matter
des foyers au fioul : moins de 50 ppm
< 10 µm ») aujourd’hui répandue.
En Europe, les limites pour la valeur
Suie
PM10 sont de 50 µg/m³ par jour ou
La suie se compose presque exclusi-
une moyenne annuelle de 40 µg/m³.
vement de carbone pur (C) et apparaît
Aux USA et au Japon, d’autres limites
dans les installations au fioul en cas
sont également définies pour la frac-
de combustion incomplète.
tion PM 2.5, encore plus petite.
A des températures normales, le car-
Les particules peuvent présenter diffé-
bone réagit très lentement. 1 kg de C
rentes tailles, origines et compositions.
a besoin de 2.67 kg de O2 pour brûler
Sources possibles des poussières
totalement. Température d’inflam-
fines :
mation : 725 °C. De la suie se forme
• Activités techniques (trafic routier,
lorsque cette température n’est pas
industrie, agriculture), mais aussi
atteinte.
processus naturels (p.ex. poussières
Valeur typique dans le gaz de fumée
des foyers au fioul : Indice de suie de
0 ou 1
du Sahara).
• En règle générale, on considère que
les processus mécaniques génèrent
des particules > 1 µm alors que les
Poussières fines
particules particulièrement inquié-
Les poussières fines désignent les
tantes pour la santé, celle < 1 µm,
particules en suspension suffisamment
proviennent presque exclusivement
petites pour pouvoir être inhalées,
des processus de combustion.
c’est-à-dire pour ne pas se déposer
• Les processus atmosphériques au
dans le nez ou le pharynx lors de la
cours desquels des composants
respiration.
gazeux sont transformés en gout-
Les poussières fines pouvant présen-
telettes ou particules de sel par
ter des tailles différentes en raison
condensation ou par des réactions
de leur origine (de quelques nm à
chimiques – le plus souvent sous
plusieurs µm), celles-ci sont réparties
l’effet de la lumière du soleil – sont
dans différentes classes de taille. Leur
une autre source de poussières
diamètre
1
aérodynamique1
est géné-
fines.
e diamètre aérodynamique d’une particule est désormais défini comme le diamètre
L
géométrique d’une particule de comparaison fixe, de forme sphérique.
13
Qu’est-ce que les gaz de fumée ?
Différence entre gaz et particules
incertitude. Le grand nombre de
propriétés différentes des particules
Molécules gazeuses
entraîne un tout aussi grand nombre
• Définition chimique et physique
de méthodes de mesure différentes
claire
(déterminant chacune une autre pro-
• Identiques entre elles
priété des particules).
• Propriétés spécifiques
Une méthode de mesure répandue
à Particules définies
est la détermination de la masse des
particules, lors de laquelle les particules sont pesées. Les très petites
particules ne sont cependant prises en
compte que dans certaines conditions.
Effets des particules sur la santé
Le lien entre pollution aux poussières
fines et décès prématurés a déjà été
prouvé (UE : env. 250 000 – 300 000
Particules
personnes). Les particules de pous-
• Propriétés géométriques les plus
sière pénètrent quasi exclusivement
variées
dans le corps humain en traversant
• Différentes compositions matérielles
les poumons. Les voies respiratoires
• Différentes propriétés physiques
supérieures et inférieures sont un
à Particules indéfinies
filtre efficace essentiellement pour les
particules les plus grosses (diamètre :
~ 5 µm).
Cependant, plus les particules sont
petites, plus elles pénètrent en profondeur dans les poumons.
Ceci est tout particulièrement problématique en raison :
• de l’absence de mécanismes de protection des vésicules pulmonaires,
Les processus de mesure des par-
• d’une barrière tissulaire par rapport
ticules présentent donc toujours un
aux vaisseaux sanguins voisins de
caractères statique et une certaine
seulement 100 nm d’épaisseur – les
14
Types
d’agression
Diamètre des
particules
Nez /
Gorge
5 – 10 µm
Tranchée
3 – 5 µm
Bronches
2 – 3 µm
Bronchioles
1 – 2 µm
Alvéoles
(vésicules
pulmonaires)
0.1 – 1 µm
particules pouvant donc passer
Aérosols
directement dans le sang et être
Les aérosols sont des dispersions (mé-
transportées vers les différents
langes hétérogènes d’au moins deux
organes.
substances) de particules liquides et/
Valeur typique (pour la masse des
ou solides (de 2 nm à 100 µm) dans un
particules) dans le gaz de fumée : 5
milieu gazeux, le plus souvent de l’air.
– 150 mg/m³
De par cette diversité, les particules
peuvent également se composer des
Affections causées par les
substances les plus variées et donc
particules :
présenter des propriétés différentes.
différentes affections des voies respi-
Il n’existe aucune valeur typique pour
ratoires, maladies cardio-vasculaires
les gaz de fumée des foyers utilisant
pouvant entraîner la mort.
des combustibles solides. Un aérosol
Les particules résultant des processus
est un système dynamique et est sou-
de combustion sont particulièrement
mis à des modifications constantes en
nocives. La suie de diesel, tout parti-
raison de la condensation des vapeurs
culièrement, a été classée par l’OMS
des particules présentes, de l’évapo-
parmi les substances cancérigènes
ration des composants liquides des
(communiqué de presse de l’OMS, 12
particules, de la coagulation de petites
juin 2012).
particules en particules plus grosses
ou de la séparation de particules sur
les objets environnants.
15
Combustibles
2. Combustibles
2.1 Combustibles solides
des flammes longues et lumineuses ;
Les combustibles solides sont la
aucun autre apport en oxygène n’est
houille, le lignite, la tourbe, le bois et la
requis pour la combustion des braises.
paille. Ceux-ci se composent essen-
Température d’inflammation : env.
tiellement de carbone (C), d’hydrogène
290 °C ; quantité de gaz de fumée :
(H2), d’oxygènes (O2) et de faibles
env. 8 m³/kg ; pouvoir calorifique infé-
quantités de soufre (S) et d’eau (H2O).
rieur (PCI) : 12-15 MJ/kg en fonction
Les combustibles solides se différen-
de la teneur en humidité ; point de
cient essentiellement par leur pouvoir
rosée des gaz de combustion : env.
calorifique inférieur (PCI), la houille
40 – 45 °C ; C : 40 %, H2 : 6 % ; O2 :
présentant ici la valeur la plus élevée,
35 – 40 % ; Cendres : 1 – 2 % ; H2O :
suivi du lignite, de la tourbe et du bois.
15 – 20 % ; CO2max : 20.3 % ; excès
Un gros problème de ces combus-
d’air : 10 – 200 % (en fonction de la
tibles est la production de cendres, de
phase de combustion).
poussières fines et de suie en grandes
quantités. Des dispositifs mécaniques
Granulés et briquettes de bois
appropriés doivent donc être installés
(à base de bois naturel)
sur le lieu de combustion pour éva-
Combustible solide à longue flamme,
cuer ces « déchets » (p.ex. une grille
obtenu par traitement mécanique à
vibrante).
partir de déchets de bois non traités
et sans agents de liaison. Le bois
Bois
est broyé, moulu et compressé sous
Le bois est un combustible naturel
haute pression en briquettes de forme
solide à flamme longue. Le bois tendre
cylindrique. Leur teneur en H2O est
(épicéa, sapin et pin) est résineux
très réduite (5 – 6 %) et leur pouvoir
et tend, si le foyer est mal réglé, à
calorifique inférieur (PCI) est donc plus
former de la suie cristallisée, pouvant
élevé que celui du bois brut. Le pou-
provoquer des feux de suie. Le bois
voir calorifique inférieur (PCI) dépend
dur, comme le hêtre ou le chêne,
essentiellement de la teneur en eau
convient pour les foyers présentant
réelle des briquettes. Les exigences
des chambres de combustion hautes
et dispositions de contrôle pour ces
et les foyers sans grille (poêles en
combustibles sont définies par le
faïence). Le bois brûle en produisant
législateur (p.ex. ÖNORM M7135, en
16
Allemagne).
Briquettes de bois
Lignite
Utilisation similaire aux bûches pour
Combustible naturel solide à flamme
les foyers avec ou sans grille.
longue, produit par les anciennes
forêts de feuillus, de conifères et de
Granulés
palmiers. La houillification se fait en
Utilisation pour les foyers ménagers et
l’absence d’air, sous l’effet de l’éner-
chaudières avec chargement auto-
gie géothermique et de la poussée
matique et apport d’air régulé. Un
des terres. Le lignite est extrait à 90 %
chauffage régulier et réglable est ainsi
dans des exploitations à ciel ouvert.
possible avec des émissions réduites.
Une différence est faite ici entre le
lignite (structure semblable à celle du
Bois déchiqueté
bois) et l’anthracite (noire, brillant).
Le bois déchiqueté est généralement
Convient pour les foyers présentant
produit au moyen de hacheuses à
une chambre de combustion haute,
disque, tambour ou vis sans fin, fixes
une grille large et un apport d’air
ou mobiles. Il se compose de 100 %
secondaire pour la postcombustion.
de bois. Le plus souvent, cependant,
Combustible produisant de grandes
il s’agit de sous-produits forestiers,
quantités de suie et de cendres.
bois mous ou autres bois de moindre
Température d’inflammation :
qualité (provenant, p.ex., du déboise-
env. 250 – 450 °C ; quantité de gaz de
ment), ne pouvant plus être utilisés par
fumée : env. 7 m³/kg ; pouvoir calori-
l’industrie pour ses produits de plus
fique inférieur (PCI) : env. 12 – 20 MJ/
grande qualité.
kg ; C : 40 – 60 % ; H2 : 3 – 5 % ;
La teneur en eau a ici la plus grande
N : 0.5 %, O2 : 15 – 20 % ; S : 1.5 % ;
influence sur le pouvoir calorifique
cendres : 5 – 20 % ; H2O : 5 – 20 % ;
inférieur (PCI). Celle-ci peut fortement
CO2max : 19 – 20 % ; excès d’air :
varier en fonction du type d’arbre et
60 – 100 %.
du stockage. Le bois déchiqueté frais
contient de 50 à 60 % d’eau, son pou-
Houille
voir calorifique inférieur (PCI) pouvant
Combustible naturel solide à flamme
être doublé par le séchage du maté-
longue. Produit de la même façon que
riau (p.ex. teneur en eau de 20 %).
le lignite. Relativement plus ancien que
le lignite, d’où sa teneur plus élevée en
carbone. La houille est exclusivement
extraite dans des exploitations souter17
Combustibles
raines. Types, classés en fonction de
Les parts volatiles du combustible
leur composants combustibles vola-
s’échappent (= gaz de ville) et le coke,
tils : secs, gras, demi-gras, maigres,
un combustible poreux dur, reste ;
anthracite. Convient pour les poêles
celui-ci sera ensuite broyé en grains
en faïence avec grille, fours à cuve,
de différentes dimensions en fonction
fours et chaudières avec combustion
des utilisations et foyers. Convient
inférieure. Produit beaucoup de suie
pour les feux continus. Brûle en for-
lors de la phase d’allumage et déve-
mant des flammes courtes bleuâtres
loppe peu de fumées lors de la phase
et en produisant peu de fumées et
de combustion des braises. A besoin
de suie. Gaz de fumée présentant
d’un apport suffisant d’air de combus-
une température très basse, point de
tion lors de la phase d’allumage.
rosée bas et phase d’incandescence
Température d’inflammation : 320 –
longue. Température d’inflamma-
600 °C ;
tion : env. 450 – 600 °C ; quantité de
quantité de gaz de fumée : env.
gaz de fumée : env. 12 m³/kg ; point
13 m³/kg ; point de rosée des gaz de
de rosée des gaz de combustion :
combustion : env. 30 – 35 °C ; C : 75 –
env. 13 – 15 °C ; C : 85 % ; H2 : 1 % ;
90 % ; H2 : 4 – 6 % ; O2 : 3 – 15 % ;
O2 : 2 – 4 % ; N : 1 % ; S : 1 % ;
N : 1 – 1.5 % ; cendres : 3 – 12 % ;
cendres : 7 – 9 % ; H2O : 5 % ; pouvoir
H2O : 2 – 4 % ; S : 1 % ; pouvoir calo-
calorifique inférieur (PCI) :
rifique inférieur (PCI) : env. 27 – 32 MJ/
env. 29 MJ/kg ; CO2max : 20.6 % ;
kg ; CO2max : 17 – 20 % ; excès d’air :
excès d’air identique au lignite.
60 – 100 %.
Anthracite
Briquettes
Combustible naturel solide à flamme
Combustible synthétique solide à
courte. Houille la plus ancienne et
flamme longue ou courte (charbon en
donc celle de la plus grande quantité.
briquettes). La poudre et la suie de
Disponible dans le commerce le plus
charbon sont compressées sous haute
souvent sous la forme de briquettes
pression ou en y ajoutant des liants.
(en forme d’œufs). Teneur la plus élevée en C et la plus basse en H2.
Coke
Combustible synthétique solide à
Charbon de bois
flamme courte. La houille est chauffée
Combustible synthétique solide à
à env. 800 – 1 000 °C à l’abri de l’air.
flamme courte. Le bois est chauffé
18
à l’abri de l’air (pile à charbon). Les
par pression inhérente ou pompes
composants volatils, tels que le gaz
à haute pression. Types de fiouls :
de bois, la vapeur de goudron végétal
fioul extra léger (EL) pour brûleurs à
et l’eau, s’échappent alors. Utilisation
vaporisation ou à pulvérisation, fioul
dans l’industrie et pour les grillades.
léger (L), fioul moyen (M) et fioul lourd
Brûle sans former de fumées, avec des
(S) exclusivement pour les brûleurs à
flammes courtes.
pulvérisation avec préchauffage du
fioul. Les exigences envers les fiouls
2.2 Combustibles liquides
sont définies dans la loi (p.ex. ÖNORM
Les combustibles liquides trouvent
C 1108 et C 1109). Quantité de gaz
leur origine dans le pétrole brut. Après
de fumée : env. 12 m³/kg ; point de
son traitement dans des raffineries,
rosée des gaz de combustion : env. 45
on obtient des fiouls extra légers (EL),
– 50 °C ; température d’inflammation :
légers (L), moyens (M) et visqueux (S).
env. 300 – 400 °C ; point d’inflamma-
Les fiouls EL et S sont essentiellement
tion : env. 55 – 100 °C ; excès d’air
utilisés pour les chaudières. Le fioul EL
dans les brûleurs à vaporisation : 30
est particulièrement répandu dans le
– 40 % ; - dans les brûleurs à flamme
secteur des petits foyers et est iden-
jaune à air soufflé : 15 – 30 % ; - dans
tique au diesel (diesel teinté). L’utilisa-
les brûleurs à flamme bleue à air
tion de fioul S requiert un préchauffage
soufflé : 10 – 20 % ; fioul EL (PCI) =
pour garantir sa fluidité. Cette mesure
42.8 MJ/kg ; S = 0.1 % ; C = 86 % ;
n’est pas requise pour le fioul EL.
H2 = 13.7 % ; CO2max : 15.4 % ; fioul
L (PCI) = 41.8 MJ/kg ; S = 0.2 % ;
Fiouls
C = 87.3 % ; H2 = 12.1 % ; CO2max :
Combustibles synthétiques liquides
15.8 % ; fioul S (PCI) = 40 MJ/kg ; S
à flamme longue Le fioul est obtenu
= 1 % ; C = 86.5 % ; H2 = 10.7 % ;
par distillation (chauffage à l’abri de
CO2max : 16.4 %.
l’air) de pétrole brut (non sulfureux)
dans des raffineries. Le pétrole brut
Propriétés des fiouls
est produit de la même façon que
La densité des fiouls à 15 °C varie
le charbon ; les matières premières
entre 0.83 et 0.86 pour le fioul EL et
sont ici cependant d’origine animales
entre 0.90 et 0.98 kg/l pour le fioul
(planctons et micro-organismes).
S. Au moment de comparer les prix
Présence dans les couches de sté-
et pouvoirs calorifiques, il faut donc
riles poreuses fermées. Transport
vérifier si le prix est indiqué au litre
19
Combustibles
ou au kilo car des différences de
d’éclair n’est pas atteint pendant la
jusqu’à 20 % sont possibles ! La
combustion, celle-ci n’est pas com-
viscosité, le degré de fluidité du fioul,
plète (formation de suie).
baisse lorsqu’il est chauffé et aug-
Le point d’écoulement est la tempé-
mente lorsqu’il refroidit. Elle est donc
rature du fioul à laquelle il reste fluide.
toujours donnée pour une température
Le point de solidification est la tempé-
définie. Les résidus de raffinage (fiouls
rature du fioul à laquelle la paraffine se
L, M et S) doivent être préchauffés
dépose et l’huile n’est plus fluide.
avant leur vaporisation de manière
à ce que leur viscosité soit la plus
2.3 Combustibles gazeux
faible possible. Le degré de cokage
Les combustibles gazeux sont un mé-
est exprimé par la valeur de Conrad-
lange de gaz combustibles et incom-
son et indique la quantité de résidus
bustibles. Les composants combus-
sous forme de coke obtenue lors de la
tibles du gaz sont des hydrocarbures
combustion du fioul (cokéfaction des
(p.ex. butane, méthane), du monoxyde
buses de brûleur et disques accroche-
de carbone (CO) et de l’hydrogène
flamme, ainsi que des buses d’alimen-
(H2). Aujourd’hui, pour le chauffage, on
tation des brûleurs des poêles à fioul).
utilise très souvent du gaz naturel dont
Le point d’inflammation est la tempé-
le principal composant est le méthane
rature à laquelle un mélange gaz-air
(CH4). Une petite partie des ménages
inflammable se forme et s’enflamme
(10 %) reste alimentée en gaz de ville,
en cas d’allumage par une étincelle.
dont les principaux composants sont
Le point d’inflammation se répartit en
l’hydrogène (H2), le monoxyde de
trois classes de danger :
carbone (CO) et le méthane (CH4). Le
Classe I – Point d’inflammation infé-
pouvoir calorifique inférieur (PCI) du
rieur à 21 °C ; essence, p.ex.
gaz de ville est moitié moins élevé que
Classe II – Point d’inflammation com-
celui du gaz naturel.
pris entre 21 et 55 °C ; pétrole, p.ex.
Classe III – Point d’inflammation com-
Gaz naturel (méthane)
pris entre 55 et 100 °C ; p.ex. fiouls
Combustible gazeux à flamme courte
EL, L, M (fioul S - point d’inflammation
ou longue, en fonction de la longueur
supérieur à 100 °C).
des flammes. Le méthane est inodore
Le point d’éclair est la tempéra-
par nature. Sa composition est très
ture à laquelle un mélange gaz-air
différente en fonction des zones d’ex-
s’enflamme de lui-même. Si le point
traction. Ses principaux composants
20
sont le méthane (CH4) à 80 – 95 %,
env. 9.5 m³ ; densité : 0.777 kg/m³ ;
ainsi que le N2, les liaisons sulfurées
pouvoir calorifique inférieur (PCI) :
et l’eau. Une préparation est requise
36.4 MJ/m³ (10.1 kWh), pouvoir calo-
avant son utilisation. Une substance
rifique supérieur (PCS) : 40.3 MJ/m³
odorante est ajoutée au gaz naturel
(11.2 kWh) ; pouvoir calorifique utile
(permettant de le détecter). Contraire-
(PCU) : 34.3 MJ/m³ (9.5 kWh) ; excès
ment au gaz de ville, le méthane n’est
d’air : brûleurs sans air soufflé : 200 –
pas toxique car il ne contient pas de
300 % (après l’anti-refouleur), brûleurs
CO. Le gaz naturel est extrêmement
à air soufflé : 10 – 30 %, brûleurs à
explosif ! Tout comme les gisements
prémélange : 10 – 40 %.
de pétrole brut et de charbon, les
champs de gaz naturel se composent
Gaz liquides
d’organismes simples s’étant déposés
Sous-produits de l’industrie pétrochi-
et se transformant sous l’effet de tem-
mique et de l’industrie des carburants.
pératures et pressions élevées. Le gaz
Les gaz liquides les plus importants
naturel est pompé dans les couches
sont le propane et le butane. Ils sont
au moyen de pipelines pour être
stockés sous pression dans des
amené vers les lieux de consomma-
récipients. A pression normale, ils sont
tion, mais peut également être liquéfié
gazeux et plus lourds que l’air.
à -162 °C (111 K) et transporté par des
1 kg de propane (C3H8), soit 1.87 l,
citernes, sans aucune pression. Son
donne env. 0.5 m³/N de gaz. Un m³
stockage est possible dans des forma-
de propane a un pouvoir calorifique
tions gazeuses vides. Le gaz naturel
inférieur (PCI) de 93.8 MJ et a besoin
est brûlé dans les brûleurs à surface
d’env. 23 m³ d’air. Point de rosée de
radiante (plusieurs becs brûleurs), brû-
gaz de combustion : env. 45-50 °C ;
leurs à air soufflé (une flamme chauf-
quantité de gaz de fumée : env.
fante) et brûleurs matriciels (brûleurs à
26 m³ ; quantité de vapeur d’eau : env.
prémélange). Température d’inflamma-
4 m³ ; CO2max : 13.9 % ; excès d’air :
tion : env. 630 °C ; température max.
20-40 % ; 1 kg de butane (C4H10), soit
des flammes : env. 1900 °C ; quantité
1.67 l, donne env. 0.37 m³/N de gaz.
de gaz de fumée : env. 10 m³ ; quan-
Un m³ de butane a un pouvoir calo-
tité de vapeur d’eau : env. 2 m³ ;
rifique inférieur (PCI) de 123.6 MJ et
composition : méthane : 93.1 % ;
a besoin d’env. 31 m³ d’air. Quantité
éthane : 3.7 % ; N : 2.2 % ; CO2 :
de gaz de fumée : env. 33 m³ ; H2OD :
0.9 % ; CO2max : 11.7 % ; besoin d’air :
env. 5 m³.
21
Foyers
3. Foyers
3.1 Principe de fonctionnement
des foyers
Associés à un échangeur de chaleur,
les foyers servent à générer de la
chaleur. En d’autres termes, le gaz de
fumée chaud produit par la flamme
d’un brûleur chauffe l’eau contenue
dans un serpentin réchauffeur ; cette
eau utilisée comme « transporteur
de chaleur » (fluide caloporteur) est
amenée dans des canalisations vers
différents consommateurs (p.ex. des
Ill. 3 – Schéma des brûleurs et chaudières
radiateurs).
Tuyau de poêle
Air frais riche en oxygène
Clapet de préchauffage (dérivation)
Gaz de fumée
Thermostat
Stock de
combustible
Air secondaire chauffé
Canal de préchauffage
Air secondaire
Cendrier
Ill. 4 – Foyer à grille simple
22
Air primaire
3.2 Etat actuel des techniques
Sur les chaudières de chauffage
en matière de chaudières de
conventionnelles, la température
chauffage
de l’eau d’alimentation de la chau-
Les chaudières de chauffage sont des
dière (température de la canalisation
chaudières spéciales et sont conçues
montante) est d’env. 70 à 90 °C et la
pour la combustion d’un combustible
température du gaz de fumée de :
défini. On construit désormais des
• Combustibles solides : supérieure à
chaudières présentant des températures de gaz de combustion très
basses et permettant, parfois, la
condensation des gaz de combustion dans le générateur de chaleur ou
160 – 300 °C env.
• Combustibles liquides : supérieure à
160 – 260 °C env.
• Combustibles gazeux : supérieure à
100 – 260 °C env.
dans un échangeur de chaleur placé
Les gaz de combustion ne condensent
en aval (chaudières à condensation).
pas dans ces chaudières pendant leur
L’utilisation d’appareils à régulation
fonctionnement.
par variation permet une adaptation
La conception et les matériaux utilisés
précise en fonction des besoins en
pour les chaudières à basse tem-
chaleur lorsque le combustible et donc
pérature permettent de les utiliser
la puissance utile de l’appareil de
avec des fluides caloporteurs portés à
chauffage changent. En abaissant la
env. 40 – 50 °C, sans aucun risque de
température de l’eau d’alimentation de
corrosion. Les températures du gaz de
la chaudière, il est possible de réduire
fumée étant inférieures en raison de
les pertes liées à la chaleur dissipée
la température superficielle basse des
(gaz de fumée chauds) et au rayonne-
échangeurs de chaleur, il en résulte
ment de la chaudière de chauffage.
une efficacité supérieure.
Les chaudières à très basse
L’utilisation de chaudières de chauf-
température peuvent fonctionner
fage avec une température d’eau
sans aucun risque de corrosion avec
d’alimentation variable permet d’aug-
des eaux d’alimentation portées à
menter le taux d’utilisation annuel. La
seulement 20 – 40 °C. Une « chau-
réduction de la température de l’eau
dière à très basse température » peut
d’alimentation de la chaudière requiert
être démarrée « à froid » et chauffée,
cependant des radiateurs plus grands
les déperditions de chaleur liées à
(p.ex. un chauffage par le sol).
l’attente étant réduite au minimum. La
température du gaz de fumée baisse
23
Foyers
avec la température de l’eau d’alimen-
dans la canalisation descendante),
tation et de la canalisation montante.
plus l’énergie gagnée grâce à la
Des températures inférieures à 80 °C
condensation sera élevée. La tempéra-
sont possibles pour le gaz de fumée ;
ture du gaz de fumée peut être abais-
il résulte une efficacité élevée et des
sée jusqu’à 40 °C. Un ventilateur à gaz
pertes par rayonnement réduites. Une
de fumée, en raison de la dépression
cheminée résistante à l’humidité est
régnant dans la cheminée, et une
cependant requise.
cheminée résistante à l’humidité, en
raison de la température inférieure au
Chaudières à condensation
point de rosée, sont requis. Contrai-
Dans ce type de chaudières, les
rement au pouvoir calorifique inférieur
chaleurs de condensation de la
(PCI), le pouvoir calorifique supérieur
vapeur d’eau contenue dans le gaz
(PCS) désigne l’énergie libérée en cas
de combustion est utilisée par un
de combustion complète pour une
second échangeur de chaleur. Le gaz
quantité de combustible donnée. Pour
de combustion doit être refroidi le plus
le pouvoir calorifique inférieur (PCI), au
possible – sous le point de rosée du
contraire, on retire la chaleur d’éva-
combustible – dans le foyer. Plus la
poration de la vapeur d’eau produite
température du gaz de combustion est
pendant la combustion ; c’est pour-
basse (en fonction de la température
quoi le pouvoir calorifique inférieur
de l’eau d’alimentation de la chaudière
(PCI) est toujours inférieur au pouvoir
Brûleur à gaz à air soufflé
Canalisation montante
Chambre de combustion
en acier inoxydable
Echangeur de chaleur 1
Echangeur de chaleur 2
Manchon de gaz de fumée
Evacuation du condensat
Ill. 5 – Structure d’une chaudière au gaz à condensation
24
Canalisation descendante
calorifique supérieur (PCS). Dans les
• Les installations à condensation ne
chaudières à condensation, cette
doivent respecter aucun rendement
chaleur d’évaporation est additionnée
minimal. Aucune limite n’est ici pres-
à la chaleur de combustion grâce à sa
crite dans la 1ère BImSchV.
condensation sur un second échan-
• Des rendements supérieurs à 100 %
geur de chaleur. La température du
sont possibles car l’énergie apportée
gaz de fumée des appareils à conden-
se base sur le pouvoir calorifique
sation est donc inférieure à celle des
inférieur (PCI).
chaudières traditionnelles. La vapeur
• Prudence lors des mesures NOx : le
d’eau contenue dans le gaz de fumée
rapport entre NO et NO2 peut aller
se condense et libère de la chaleur
jusqu’à 50:50. En d’autres termes,
supplémentaire (chaleur latente). La
les concentrations en NO et NO2
température sous laquelle l’humidité
doivent être mesurées séparément
contenue dans le gaz de fumée se
pour la mesure NOx.
condense est appelée température de
condensation ou point de rosée. La
température de condensation dépend
du combustible et s’élève, pour le gaz
3.3 Classification des foyers par
combustibles
naturel, à env. +58 °C et, pour le fioul,
à env. +48 °C. Lors d’un refroidissement des gaz de fumée, la tempéra-
3.3.1 Chaudières pour
combustibles solides
ture de condensation est atteinte plus
Pour les installations de chauffage
rapidement avec le gaz naturel. Cela
utilisant des combustibles solides, on
signifie que la chaleur de condensa-
fait la différence entre foyers à bois et
tion est libérée plus rapidement. Le
chaudières dans lesquelles du char-
gain d’énergie est ainsi supérieur avec
bon, du coke ou des briquettes sont
le gaz qu’avec le fioul. La combustion
brûlés. Dans les installations utilisant
du fioul produisant du dioxyde de
des combustibles solides, 80 % de
soufre (SO2) en partie transmis dans
l’air de combustion est nécessaire
le condensat sous la forme d’acide
pour le processus de combustion en
sulfureux, le gaz est privilégié dans les
lui-même. 20 % de l’air de combus-
chaudières à condensation. En raison
tion (air secondaire) sont rejetés dans
de la teneur en condensat, les canali-
le gaz de fumée produit par la com-
sations de gaz de fumée doivent être
bustion. Une combustion complète
résistantes à l’humidité et aux acides.
est ainsi garantie. Pour que cet air
25
Foyers
secondaire ne refroidisse pas le gaz
tirage trop important dans la cheminée
de fumée (combustion incomplète), un
ou un reflux dans la canalisation de
préchauffage doit être effectué.
gaz de fumée, influençant la combustion dans le foyer.
3.3.2 Foyers au gaz
Il s’agit des foyers utilisés pour la
Brûleurs à air soufflé
combustion de combustibles gazeux,
L’air de combustion est amené au
tels que le gaz naturel, le gaz liquide
gaz par un ventilateur avant la com-
et le biogaz. On fait ici la différence
bustion. Un dosage précis de l’air
entre les foyers au gaz avec brûleurs
de combustion est ainsi possible
atmosphériques, avec anti-refouleur,
et le brassage de l’air et du gaz est
et les foyers au gaz avec brûleurs à
garanti. Rendement élevé grâce à un
air soufflé, sans anti-refouleur.
excès d’air réduit (10 – 20 %). Les
Les foyers avec brûleur à pré-
brûleurs à air soufflé se caractérisent
mélange sont des brûleurs atmos-
par leur grande sécurité d’exploita-
phériques avec ventilateur et sans
tion et leur insensibilité élevée face
anti-refouleur dans lesquels l’air de
aux influences atmosphériques. La
combustion est dosé avec précision,
surpression régnant dans la chaudière
entraînant ainsi une teneur en CO2 très
est éliminée par des résistances. A la
élevée.
sortie de la chaudière, la dépression
Le principal avantage des installations
naturelle régnant dans la cheminée
au gaz réside dans la combustion
garantit le transport des gaz de fumée
sans résidus et dans le gain de place
vers l’extérieur. La conception des
pour la réserve de combustible. Tout
brûleurs à gaz à air soufflé est très
spécialement pour les brûleurs à gaz
similaire à celle des brûleurs au fioul,
atmosphériques, l’air de combustion
sur lesquels de nombreuses pièces
est aspiré par la poussée verticale
sont reprises. Les pertes en veille sont
des gaz de fumée et pénètre dans la
également empêchées, comme sur les
chambre de combustion mélangé au
brûleurs au fioul à air soufflé, par des
gaz. Le mélange combustible/air qui
volets d’aération, évitant un écoule-
y brûle rejette sa chaleur silencieuse-
ment d’air dans la chaudière lorsque
ment vers les surfaces de chauffe et
le brûleur est en veille. Les variations
le gaz de fumée qui s’échappe accède
de tirage ou dépressions trop élevées
à la cheminée par un coupe-tirage.
peuvent être évitées par le montage et
Le coupe-tirage doit ici empêcher un
le réglage de limiteurs de tirage. Ceci
26
prévient également toute pénétration
tendue bleuâtre. Le gaz de combustion
d’humidité dans la cheminée.
est refoulé dans l’échangeur de chaleur par la poussée thermique. Après
Brûleurs atmosphériques
l’échangeur de chaleur, la dépression
Ces brûleurs sont une évolution des
naturelle régnant dans la cheminée
brûleurs à injection et sont essen-
se charge de l’évacuation des gaz de
tiellement utilisés comme grilles de
fumée. L’alimentation en air de com-
combustion ou brûleurs à surface
bustion et donc un certain excès d’air
radiante. Ces brûleurs fonctionnent
ne peuvent pas être réglés et régulés
avec une aspiration d’air autonome.
avec précision comme sur les brûleurs
Les grilles de combustion se compose
à air soufflé. D’éventuelles défaillances
de différents tubes ou tiges à com-
au niveau du transport des gaz de fu-
bustible dotés chacun d’un injecteur
mée ne pouvant pas influencer la com-
et d’un tube mélangeur. L’air primaire
bustion, les foyers atmosphériques
(env. 60 %) est aspiré par la dépres-
doivent être dotés d’un anti-refouleur.
sion générée par le gaz parcourant le
Grâce à l’anti-refouleur ouvert, plus ou
tube d’injection. Le mélange gaz-air
moins d’« air parasite » pénètre dans
parcourt les becs du brûleur et est
le courant de gaz de fumée en fonc-
à nouveau mélangé à de l’air secon-
tion de l’intensité de la dépression, de
daire (env. 40 %) à sa sortie, avant
sorte que les conditions de combus-
d’être allumé. Il en résulte une flamme
tion (alimentation en air) restent aussi
Combustion
Coupe-tirage
Thermostat de la chaudière
Clapet du gaz de fumée
Echangeur de chaleur
Gaz
Tube de brûleur
Air de combustion
Ill. 6 – Chaudière avec brûleur atmosphérique
27
Foyers
stables que possible dans la chambre
mise intérieure étanche au gaz ou le
de combustion. La teneur en air
radiateur, via des manchons d’arrivée
parasite ou secondaire peut avoir une
d’air. La quantité d’air requise pour
influence importante sur les résultats
la quantité de gaz (puissance de la
d’une mesure (mesure du CO2 ou O2
chaudière) est réglée au-dessus du
avant ou après l’anti-refouleur). En cas
ventilateur par un régulateur de pres-
d’engorgement ou de refoulement, le
sion différentielle. Il est ainsi possible
gaz de fumée est refoulé dans la pièce
de régler des quantités d’excès d’air
installation via les ouvertures de refou-
très faibles. Avantage : pertes par les
lement. Un contrôleur de gaz de fumée
fumées réduites et donc rendement
(dispositif de sécurité) coupe l’alimen-
plus élevé. Le mélange gaz-air est
tation en gaz au moyen d’une électro-
refoulé à travers un brûleur céramique
vanne après un délai de sécurité d’env.
à surface radiante ou un brûleur
1 à 2 minutes. Pour réduire la teneur
matriciel, puis allumé et brûle avec
en NOx (réduction de jusqu’à 30 %
un flamme courte ou une couche de
possible), les brûleurs atmosphériques
flammes. Après refroidissement, le gaz
sont dotés de tiges de refroidissement
de fumée accède au système de gaz
ou de grilles de combustion refroidies
de fumée étanche en surpression (200
à l’eau.
Pa), puis est rejeté à l’extérieur par le
système de cheminée.
Brûleurs à prémélange
De nouvelles techniques de combus-
3.3.3 Brûleurs au fioul
tion ont été développées en raison des
Les brûleurs au fioul des chaudières
exigences légales élevées (rendement,
de chauffage ont pour mission de pul-
valeur NOx et CO). Les brûleurs à
vériser au maximum ou de vaporiser le
prémélange se caractérisent par leur
fioul. On fait ici la différence entre les
rendement élevé (jusqu’à 92 %) et
types de brûleurs suivants :
une pollution réduite. Les brûleurs à
Brûleurs à vaporisation pour fioul
prémélange sont des brûleurs atmos-
EL
phériques. L’air de combustion peut
Brûleurs à pulvérisation pour fioul
être amené par un tube d’aspiration au
EL, fioul L, fioul M et fioul S
départ de la pièce d’installation, par
aspiration naturelle, ou au départ de
l’extérieur, par air pulsé. Un ventilateur
aspire l’air de combustion dans la che28
Brûleurs à vaporisation
également possible. Tous les brûleurs
Le principal composant de tous
à vaporisation sont très sensibles au
les brûleurs à vaporisation est une
tirage. Force de tirage requise de min.
coupelle ou un pot (d’où les noms
10-15 Pa. Les variations de tirage
« brûleurs à coupelle » ou « brûleurs
ou tirages trop importants peuvent
à pot »). C’est dans ce récipient que
être réglés et régulés par le montage
le fioul est vaporisé par l’apport de
d’un limiteur de tirage. Les brûleurs
chaleur. L’air de combustion passe à
à vaporisation avec ventilateur sont
travers les ouvertures sur les côtés
dans une large mesure insensibles aux
du pot du brûleur et garantit ainsi le
influences atmosphériques. Le régime
brassage requis pour la stabilisation
du ventilateur est réglable, ce qui
des flammes dans la chambre du
permet de définir la quantité d’air et le
brûleur. L’alimentation en fioul et donc
débit de fioul. Les brûleurs à vaporisa-
la puissance de chauffage peut être
tion se caractérisent par un rendement
modifiée par une soupape de réglage
élevé ! Puissance de chauffage sans
dans le régulateur de fioul. Le régu-
ventilateur : env. 3 à 15 kW ; avec
lateur de fioul est doté d’un flotteur
ventilateur : jusqu’à 50 kW ; indice de
maintenant le niveau de fioul à un
suie : max. 2, rendement : 70 – 80 % ;
niveau constant de manière à garantir
teneur en CO2 des gaz de fumée : 8 –
un débit constant indépendamment
10 %.
de la pression d’alimentation. Si la
flamme s’éteint, le flotteur empêche
Un nettoyage régulier des surfaces
le fioul de s’écouler au-dessus du
de chauffe est requis. Les poêles à
repère de sécurité. Le retour de fioul
fioul s’encrassent aisément lorsque
se fait au départ du réservoir du poêle
la dépression est trop basse ou trop
à fioul (env. 20 litres) ou au départ d’un
élevée ou lorsque les trous d’air sont
réservoir externe (jusqu’à 300 litres).
obstrués. Des déflagrations sont alors
L’allumage du fioul est effectué, à la
possibles lorsque la dépression est
main, au moyen de mèches à base de
basse.
paraffine ou au moyen d’allume-feu
à base d’alcool à brûler ou encore,
automatiquement, par un fil de chauffage électrique. Un fonctionnement
totalement automatique au moyen
d’un régulateur thermostatique est
29
Foyers
Brûleurs à pulvérisation
tions différentes par un entraînement
Dans ces brûleurs, le fioul est porté à
hydraulique. Le choc au démarrage
une pression élevée (7 – 20 bar) par
est nettement réduit sur les brûleurs à
une pompe à huile à entraînement
deux allures. En vue d’économiser de
électrique, puis est amené à une buse
l’énergie, des brûleurs à deux allures
à fioul dans laquelle elle est pulvérisée
sont désormais utilisés même pour
en particules très fines. Un ventilateur
les puissances les plus faibles. Ceci
aspire l’air dans la chaufferie et le
permet de garantir que les brûleurs
transporte vers la buse à fioul à travers
puissent être utilisés à puissance
le tube de brûleur ; arrivé dans la buse
réduite pendant la majeure partie
à fioul, l’air est alors mélangé au fioul
de l’année. Des brûleurs réglables
pulvérisé par des dispositifs de bras-
(modulation) avec buses de retour sont
sage appropriés (disque accroche-
utilisés pour les puissances les plus
flamme, tamis de refoulement, disques
élevées. La quantité d’air est régulée
annulaires, disques rotatifs, e.a.). Le
en fonction de la quantité de fioul
réglage de la quantité d’air est garanti
amenée. Sur les brûleurs à fioul dotés
par des coulisses ou clapets, côté
d’une commande à sonde Lambda,
aspiration et côté refoulement. Les
la teneur en O2 des gaz de fumée
clapets d’air empêcher les pertes de
est mesurée en permanence par une
refroidissement lorsque le brûleur est
sonde de mesure en oxyde de zirco-
à l’arrêt. Une étincelle à haute ten-
nium et maintenue dans une plage de
sion (électrodes d’allumage) allume
valeurs comprise entre 1 et 1.5 %, ce
le mélange, qui continue de brûler
qui permet de garantir un rendement
seul tant que du fioul et de l’air sont
élevé et des émissions de substances
alimentés. La chaleur des flammes
polluantes réduites. En fonction de la
vaporise encore le brouillard de fioul.
viscosité du fioul, un préchauffage à
Les brûleurs à une allure fonctionne
env. 70 – 120 °C est requis pour que la
selon un principe « marche / arrêt » ;
« fluidité » requise pour la pulvérisation
en d’autres termes, ils fonctionnement
soit garantie. Ce réchauffage réduit
toujours à pleine puissance. Pour
la viscosité du fioul. Pour améliorer la
améliorer la régulation et le rendement,
combustion et réduire les émissions,
des brûleurs à deux allures ou deux
des brûleurs avec préchauffage du
buses sont utilisés pour les puis-
fioul sont également utilisés pour le
sances de plus de 100 kW. Le clapet
fioul EL.
d’air peut être réglé dans deux posi30
Brûleurs rotatifs
A l’allumage du brûleur, le transforma-
Dans ces brûleurs, le fioul passe à
teur d’allumage génère des étincelles
travers un arbre creux tournant rapi-
à haute tension (env. 10 000 Volt) entre
dement pour arriver à une coupelle
deux électrodes ; ces étincelles allu-
ouverte vers le côté de la chaudière.
ment le mélange fioul/air.
Sous l’effet de la force centrifuge, le
fioul est réparti régulièrement sur la
Le détecteur de flamme a pour mission
face intérieure de la coupelle, projeté
de contrôler la présence ou l’absence
à grande vitesse par le bord de la cou-
de flamme.
pelle et finement pulvérisé. D’autres
types de brûleurs sont les brûleurs à
Le thermostat de la chaudière (régula-
émulsion, les pulvérisateurs à pression
teur de température) est installé dans
d’air et les pulvérisateurs à vapeur.
la chaudière, réagit à la température
de l’eau et allume ou éteint le brûleur
Dispositifs de réglage et de
en cas d’écart par rapport aux valeurs
sécurité pour les brûleurs à
théoriques.
pulvérisation de fioul
Le principal avantage du chauffage au
Le contrôleur de température éteint le
fioul étant son fonctionnement auto-
brûleur à fioul en cas de dépassement
matique, ses dispositifs de commande
de la température maximale admis-
automatiques doivent être conçus
sible.
avec soin, être sûrs et ne présenter
aucune défaillance. Les petites instal-
Le coffret de sécurité (appareil de
lations fonctionnent selon un principe
commande) coordonne toutes les
de commutation « marche/arrêt ». Les
commutations dans le bon ordre.
installations de taille moyenne peuvent
être réglées sur différents niveaux :
Fonctionnement d’un coffret de
Arrêt - Charge partielle - Charge totale.
sécurité
Les grandes installations peuvent être
Démarrage :
régulées de manière continue.
• Démarrage du moteur avec le venti-
Composants d’une installation de
• Mise sous tension du transformateur
lateur et la pompe à huile
chauffage au fioul
Les pièces suivantes font partie d’une
installation totalement automatique de
chauffage au fioul :
d’allumage
• Après quelques secondes, ouverture
de l’électrovanne
31
Foyers
• Allumage du brouillard de fioul
Chaudières à surpression
• Allumage de la flamme
Sur ce type de chaudières pour brû-
• Réaction du détecteur de flamme,
leurs au fioul ou au gaz à air soufflé,
éteignant le transformateur d’allu-
une surpression est générée par le
mage
brûleur à air soufflé pour surmonter les
résistances à l’intérieur de la chau-
Fonctionnement :
dière ; cette surpression est ensuite
Le brûleur à fioul reste en service tant
éliminée à la sortie de la chaudière
que de la chaleur est requise.
grâce à l’installation de turbulateurs,
Dérangement :
chicanes et tirages inversés. Les
Si aucun allumage n’a lieu après écou-
ouvertures de nettoyage et raccords
lement du délai de sécurité ou si la
du brûleur doivent donc pouvoir être
flamme s’éteint pendant le fonctionne-
fermés de manière étanche pour résis-
ment, le brûleur s’éteint et se verrouille
ter à la surpression.
(bouton de déverrouillage).
Brûleurs bicombustibles
3.3.4 Autres types de brûleurs
Ces brûleurs au gaz et au fioul sont
conçus pour la combustion alternée
Chaudières avec brûleurs au fioul
de fioul et de gaz. Ces brûleurs sont
ou au gaz à air soufflé
utilisés partout où une alimentation
L’air de combustion est ici amené à la
en chaleur garantie est requise (p.ex.
flamme du brûleur par un ventilateur.
dans les hôpitaux et les centrales
Les chaudières au fioul et au gaz ac-
électriques). La structure de ces brû-
tuelles ne se différenciant que peu au
leurs correspond, pour l’essentiel, à
niveau de leur conception, une chau-
celle des brûleurs au fioul. La buse à
dière au gaz peut, p.ex., être associée
fioul se trouve au centre de la tête du
à un brûleur au fioul à air soufflé. Les
brûleur, avec tout autour la distribution
avantages de ces brûleurs à air soufflé
de gaz au moyen de lances de brûleur
résident dans l’absence d’influence
individuelles.
du tirage de la cheminée, sa section
réduite, la stabilité de la combustion et
un rendement élevé. La consommation
d’énergie plus importante du brûleur
est cependant un avantage devant être
pris en considération.
32
33
Principes légaux pour les mesures sur les installations de chauffage
4. Principes légaux pour les
mesures sur les installations de
chauffage (en Allemagne, p.ex.)
En République Fédérale d’Allemagne,
aux directives de l’Union Européenne,
l’exploitation de petites installations de
le Bundestag a, en 2008, adopté
chauffage est réglementée par deux
une nouvelle loi sur le ramonage
bases légales. Il s’agit, d’une part, de
(SchfHwG). Celle-ci prévoit que seules
la
1ère ordonnance
fédérale alle-
certaines tâches relevant de la sou-
mande sur la protection contre les
veraineté de l’Etat doivent encore être
immissions (1. BImschV), établie
réalisées par un maître-ramoneur du
essentiellement pour la protection de
district mandaté, comme p.ex. l’ins-
l’environnement, et, d’autre part, du
pection des cheminées.
règlement allemand relatif au ramo-
Lors de celle-ci, le maître-ramoneur
nage et à l’inspection (KÜO), garan-
du district mandaté détermine les
tissant la sécurité d’exploitation des
travaux à effectuer et les intervalles
installations.
de réalisation conformément au KÜO
Jusqu’à 2013, le maître-ramoneur du
et à la 1ère BImSchV. Le propriétaire
district était le responsable officiel
de l’installation est alors tenu de faire
du contrôle de ces prescriptions. En
réaliser ces travaux par une entreprise
raison de divergences par rapport
de ramonage agréée de son choix.
Les mesures suivantes doivent être effectuées conformément à la 1ère BImSchV :
Combustibles
Mesures à réaliser
Fioul
- Perte par les fumées
- Concentration en CO
- Poussée / Tirage de la cheminée
- Indice de suie (fioul)
Gaz
- Perte par les fumées
Bois
- Teneur en poussières
- Concentration en CO
34
4.1 Ordonnance allemande sur
La 1ère BImSchV concerne la qualité et
les petites et moyennes
le fonctionnement des petites installa-
installations de chauffage
tions de chauffage.
(1ère BlmSchV)
La 4ème BImSchV prescrit le fonction-
La loi fédérale allemande sur la protec-
nement des installations requérant une
tion contre les immissions a été adop-
homologation et s’applique pour les
tée en 1974 en vue de protéger l’envi-
puissances moyennes dans un catégo-
ronnement. En raison des différents
rie de mégawatts inférieure.
polluants environnementaux, le cadre
Le 13ème BImSchV s’applique pour
légal pour la protection de l’environne-
les grandes installations de plus de
ment est défini dans 18 ordonnances
50 MW. Le fonctionnement des instal-
fédérales sur la protection contre les
lations dans lesquelles des déchets
immissions (BImSchVs). Dans le sec-
ou autres substances combustibles
teur de la production de chaleur par
similaires sont brûlés est prescrit par
des installations de chauffage, il existe
le 17ème BImSchV.
quatre ordonnances fédérales sur la
Les petites installations de chauffage
protection contre les immissions, pres-
contribuant pour une grande part
crivant le fonctionnement respectueux
à la pollution dans les aggloméra-
de l’environnement des installations de
tions urbaines, les exigences envers
chauffage en fonction de leur puis-
les équipements des installations
sance et du combustible utilisé.
de chauffage sont très strictes en
matière de protection de l’air. C’est
Puissance MW
0 ... 1
1 ... 5
5 ... 10
10 ... 50 50 ... 100
>100
Combustibles
Combustibles solides
Fioul EL
Autres fiouls
1ère BImSchV 4ème BImSchV 13ème BImSchV
TA Luft
Combustibles gazeux
Ill. 7 – Affectation des BImSchV en fonction de la puissance de l’installation et du combustible
35
Principes légaux pour les mesures sur les installations de chauffage
précisément dans les installations ne
4.2 Règlement allemand relatif
requérant pas d’homologation qu’une
au ramonage et à l’inspection
minimisation des émissions polluantes
(KÜO)
et la préservation des ressources sont
En Allemagne, le KÜO a été promul-
encouragées. Pour garantir un réglage
gué en tant qu’ordonnance fédérale
optimal des petites installations de
en janvier 2010, avant d’être modifié
chauffage, les données spécifiques à
le 8 avril 2013. Ce règlement relatif au
l’installation doivent être consignées et
ramonage et à l’inspection reprend les
les concentrations en polluants, déter-
tâches à réaliser par les ramoneurs en
minées. Les appareils utilisés pour les
vue de garantir la sécurité d’exploita-
mesures doivent avoir obtenu un agré-
tion, la protection contre les incendies,
ment (contrôle TÜV). Pour les mesures
la protection de l’environnement, les
officielles en Allemagne, les appareils
économies d’énergie et la protection
de mesure doivent être contrôlés tous
de l’environnement. Elle contient donc
les six mois sur un banc d’essai.
des définitions sur le type d’installations à contrôler, ainsi que les intervalles, limites et méthodes à respecter
lors du nettoyage ou du contrôle.
Les mesures suivantes doivent être réalisées conformément au KÜO :
Combustibles
Mesures à réaliser
Fioul / Gaz
- Concentration en CO
- Mesures dans la fente annulaire
Particularités liées à la réalisation des mesures : cf. chapitre 5.
36
37
Tâches de mesure sur les installations de chauffage
5. Tâches de mesure sur les
installations de chauffage
Pour garantir un fonctionnement
optimal des installations, différentes
activités de réglage et de mesure
5.1 Contrôle de fonctionnement et
réglages des installations de
chauffage au gaz
doivent être réalisées lors de la mise
Les étapes de travail et consignes
en service et des différents contrôles
décrites ici sont des exemples de
de fonctionnement récurrents et régu-
contrôles de fonctionnement et
liers sur les installations de chauffage
réglages pour la mise en service de
au gaz et installations utilisant des
chaudières au gaz atmosphériques et
combustibles liquides et solides.
d’appareils à condensation. Les activi-
Ces activités vous seront présentées
tés à réaliser sur les brûleurs au gaz à
plus en détails dans la suite avec les
air soufflé ne sont pas reprises ici.
limites légales pour notre exemple,
l’Allemagne.
Veuillez donc également respecter les
directives, normes et limites spécifiques du pays.
Ill. 8 – Un analyseur de combustion, tel que le
testo 330, est indispensable pour les travaux
de réglage.
38
1
Contrôle de la pression de
gaz à l’entrée
La pression de gaz à l’entrée
(flux) doit être contrôlée avant la mise
en service de l’appareil. Celle-ci doit
être inférieure à la limite inférieure
de la plage de pression admissible
indiquée dans les documents du
fabricant (le plus souvent entre 18 et
25 mbar pour le gaz naturel). Dans le
cas contraire, la chaudière au gaz ne
peut pas être mise en service et le
distributeur de gaz compétent doit être
informé de manière à pouvoir éliminer
la cause.
Pour la mesure de la pression de gaz
à l’entrée, un manomètre doit être rac-
Ill. 9 – Consultation de la pression de gaz
à l’entrée et de la pression d’injection sur
le testo 510
cordé au raccord de mesure adéquat
du robinet de la chaudière au gaz alors
correspondant et la pression de gaz
que le robinet d’arrêt de gaz est fermé.
à l’entrée est mesurée. Si la pression
Lorsque le robinet de gaz est ouvert,
à l’entrée de correcte, le raccord de
le brûleur est alors amené à puissance
mesure peut à nouveau être fermé et
maximale via le menu de commande
la mise en service peut être poursuivie.
Les conséquences d’une pression de gaz inappropriée peuvent être :
Pression de gaz trop élevée
• Extinction de la flamme
• Combustion incomplète
• Concentration en CO élevée
• Risque d’intoxication
• Consommation de gaz élevée
Pression de gaz trop basse
• Extinction de la flamme
• Pertes élevées par les fumées
• Teneur en O2 élevée
• Teneur en CO2 basse
39
Tâches de mesure sur les installations de chauffage
2
Réglage du rapport gaz/air
Dans la pratique, un léger excès d’air
Une installation fonctionnant
est considéré comme idéal pour le bon
dans le respect de l’environ-
fonctionnement d’une installation. La
nement garantit la combustion totale
combustion bénéficie d’un peu plus
du carburant et le meilleur rendement
d’air que ce dont elle a, en théorie,
possible de l’installation. Le réglage
besoin. Le rapport entre l’excès d’air
de la quantité d’air de combustion est
de combustion et les besoins théo-
déterminant pour garantir un fonction-
riques en air est appelé ratio d’air ou
nement optimal.
coefficient d’air λ (Lambda).
Le modèle de combustion suivant
illustre cet état de fait.
λ=1
Ill. 10 – Combustion idéale
Résidus de
combustible
λ>1
Ill. 11 – Combustion effective
40
Le ratio d’air est déterminé en fonction
La valeur de CO2 dépassant un certain
de la concentration en CO, CO2 et O2
niveau maximum, cette seule mesure
dans le gaz. Le diagramme dit « de
ne permet pas de d’obtenir des résul-
combustion » présente les corrélations
tats précis et une mesure du CO ou de
(cf. ill. ci-dessous). Pour la combus-
l’O2 est requise. La détermination de la
tion, chaque teneur en CO2 est liée
teneur en O2 est généralement privilé-
à une teneur définie en CO (si défaut
giée actuellement en cas de fonction-
d’air / λ < 1) ou en O2 (si excès d’air /
nement par excès d’air (cas normal).
λ > 1).
Il en résulte un diagramme et une
valeur de CO2max propre spécifiques à
Excès d’air
Défaut d’air
Mélange
combustible/air
Mo
no
xy
de
d
(C e ca
O)
rb
on
Plage de fonctionnement
optimale de l’installation
de chauffage
Composants du gaz de fumée
chaque combustible (cf. annexe).
les
ar
s p ées
e
t
r
fum
Pe
Dioxy
de de
carbo
(CO )
ne
2
Oxyg
)
ène (O 2
e
λ=1
Excès d’air
Le diagramme montre que, à partir de certaines valeurs, les pertes par les fumées
augmentent tant en cas de défaut d’air qu’un cas d’excès d’air.
Une augmentation des pertes par les fumées peut être expliquée comme suit :
1. En cas de défaut d’air, le combustible disponible n’est pas complètement brûlé et
transformé en chaleur.
2. En cas d’excès d’air, trop d’oxygène est réchauffé et directement rejeté à l’extérieur
à travers la cheminée sans être utilisé pour la production de chaleur.
41
Tâches de mesure sur les installations de chauffage
Un rendement de combustion maxi-
portée à puissance maximale (pleine
male ne peut être atteint que lorsque
charge), puis minimale (petit débit). La
les pertes de chaleur par les fumées
pression d’injection est modifiée sur
sont réduites au minimum, avec un
les vis de réglage correspondantes du
léger excès d’air.
robinet de gaz pour ces deux niveaux
Les différentes étapes de travail pour
de puissance et contrôlée au moyen
le réglage du rapport gaz/air adéquat
du manomètre.
pour la puissance calorifique souhai-
Les indications relatives à la pres-
tée sont détaillées dans les documents
sion d’injection requise sont reprises
du fabricant et décrites de manière
dans les documents du fabricant (en
générale dans la suite :
fonction de l’indice de Wobbe du gaz
Sur les appareils de chauffage, le
utilisé, devant être demandé au four-
rapport gaz/air peut être réglé selon la
nisseur de gaz) :
méthode manométrique, c’est-à-dire
Sur les appareils à condensation,
en réglant la pression d’injection sur
le rapport gaz/air est le plus sou-
des valeurs de puissance minimale
vent réglé en mesurant la teneur en
et maximale. Pour cela, la vis d’étan-
dioxyde de carbone (CO2) dans le gaz
chéité est desserrée sur le raccord de
de fumée. Pour cela, l’analyseur de
mesure de la pression d’injection et un
combustion est préparé comme décrit
manomètre y est raccordé.
au point 3 et la sonde de gaz de fumée
La chaudière au gaz peut alors, en
est placée dans le canal de gaz de
règle générale, être tout d’abord
fumée. Porter ensuite la chaudière à
Puissance calorifique (kW)
Pression d’injection (mbar)
Index de Wobbe
(kWh/m³)
11
13
15
17
12.0 – 16.1
6.0
8.4
11.2
14.5
10.0 – 13.1
4.8
6.9
8.7
11.3
Tableau 1 – Exemples de valeurs pour la pression d’injection
CO2 pour la puissance
calorifique maximale
CO2 pour la puissance
calorifique minimale
Gaz naturel E (H)
9.5 %
8.7 %
Gaz naturel LL (L)
9.2 %
8.6 %
Type de gaz
Tableau 2 – Exemples de valeurs de réglage pour le CO2
42
réglage du rapport gaz/air, la quantité
3
de gaz peut être modifiée via la vis de
l’appareil de mesure :
réglage (restricteur de gaz) jusqu’à ce
• Définition de la protection du cap-
puissance maximale via le menu de
commande et mesurer la teneur en
CO2 dans le gaz de fumée. Pour le
Préparation de l’analyseur
de combustion
Les étapes suivantes sont
recommandées pour la préparation de
que les valeurs de CO2 dans le gaz de
teur : Pour protéger les capteurs
fumée correspondent aux prescrip-
contre les surcharges liées à des
tions du fabricant. Parfois, certains
concentrations de CO élevées, des
fabricants fournissent également des
valeurs seuils peuvent être définies à
valeurs de réglage pour la puissance
partir desquelles la pompe de com-
minimale de leurs appareils. Le réglage
bustion se met à l’arrêt et plus aucun
est ici similaire à celui de la puissance
gaz de fumée n’est aspiré dans
maximale.
l’appareil de mesure. Sur certains
Un contrôle de la chaudière au gaz
appareils de mesure, comme le testo
réglée doit être effectué après ces
330-2 LL, le gaz de fumée est dilué
réglages fondamentaux. Ce contrôle
au moyen d’air frais lorsque la valeur
comprend la mesure des pertes par
seuil est dépassée et la mesure ne
les fumées (qA) et de la teneur en
monoxyde de carbone (CO) dans le
doit pas être interrompue.
• Contrôle d’étanchéité : Afin d’empê-
gaz de fumée.
cher que de l’air frais ne soit aspiré
En Allemagne, des limites sont défi-
dans l’appareil de mesure, ce qui
nies dans la
1ère
ordonnance fédérale
fausserait les résultats des mesures,
allemande sur la protection contre
un contrôle d’étanchéité doit être
les immissions (1. BImSchV) et le
effectué avant la mesure de la com-
règlement relatif au ramonage et au
bustion. La sonde de gaz de fumée
contrôle (KÜO) pour ces deux para-
est ici protégée par un capuchon
mètres caractéristiques.
de sorte que l’écoulement sur la
En Autriche, les limites sont définies
pompe à gaz de mesure approche
dans la loi sur la protection de l’air,
de zéro après un certain temps. Si ce
ainsi que dans l’ordonnance sur les
n’est pas le cas, l’appareil n’est pas
installations de chauffage (cf. Annexe).
étanche et il faut, p.ex., vérifier si la
fermeture du pot de condensation
est correctement fermée.
43
Tâches de mesure sur les installations de chauffage
de fumée doit se trouver hors du
4
canal de gaz de fumée, idéalement,
thermique du gaz de fumée et la capa-
à l’air frais. L’appareil de mesure as-
cité thermique de l’air de combustion,
pire l’air ambiant via la sonde de gaz
en fonction du pouvoir calorifique
de fumée et l’amène aux capteurs de
inférieur (PCI) du combustible. Il s’agit
gaz. Ceux-ci sont alors « rincés » et
ainsi d’une grandeur de mesure de la
la concentration mesurée en gaz est
capacité thermique du gaz de fumée
définie comme « point zéro ». Dans
évacué dans la cheminée. Plus les
un même temps, le capteur de pres-
pertes par les fumées sont élevées,
sion de l’analyseur de combustion
moins le rendement et donc l’utilisa-
est mis à zéro sur la pression d’air
tion de l’énergie sont élevés et plus les
• Mise à zéro des capteurs de gaz et
du capteur de tirage : pour la mise à
zéro des capteurs, la sonde de gaz
Détermination des pertes
par les fumées
Les pertes par les fumées
sont la différence entre la capacité
régnant autour du foyer.
émissions de l’installation de chauf-
Sur certains appareils de mesure,
fage sont élevées. C’est pourquoi les
comme le testo 330-2 LL, la sonde
pertes par les fumées admissibles
peut également se trouver dans le
pour les installations de chauffage
canal de gaz de fumée pendant la
sont limitées dans certains pays. Le
mise à zéro. Tant le parcours du
tableau 3 reprend, p.ex., les limites
gaz de mesure que le capteur de
pour l’Allemagne.
pression sont isolés de la sonde de
Après avoir déterminé la teneur en
gaz de fumée pendant la mise à zéro
oxygène et la différence de tempéra-
et la concentration en gaz ou la pres-
ture entre le gaz de fumée et l’air de
sion d’air régnant autour de l’ana-
combustion, les pertes par les fumées
lyseur de combustion sont utilisés
peuvent être calculées au moyen de
pour la mise à zéro.
différents facteurs spécifiques au com-
Puissance calorifique
nominale en kilowatt
Valeurs limites pour les pertes
par les fumées, en %
≥ 4 ≤ 25
11
> 25 ≤ 50
10
> 50
9
Tableau 3 – Limites en Allemagne pour les partes par les fumées selon la 1ère BImSchV
44
bustible. Les facteurs spécifiques au
L’exemple suivant le montre claire-
combustible (A2, B) sont enregistrés
ment :
dans l’analyseur de combustion. Pour
Perte par les fumées calculée = 10 %.
que les bonnes valeurs soient utilisées
Consommation de combustible/an =
pour A2 et B, il est nécessaire de choi-
3000 l de fioul.
sir le combustible correspondant dans
La perte d’énergie s’élève donc à env.
l’appareil de mesure.
300 l de fioul/an.
Plutôt que la teneur en oxygène, il
Les formules de calcul pour les pertes
est également possible d’utiliser la
par les fumées se trouvent en annexe,
concentration en dioxyde de carbone
au point 13.1.
(CO2) pour le calcul. La température du
Les paramètres requis pour le calcul
gaz de fumée (TF) et la teneur en oxy-
sont expliqués plus en détails dans la
gène ou en dioxyde de carbone (CO2)
suite :
doivent être mesurées simultanément
sur un même point lors de la mesure.
Mesure de la température de l’air
La température de l’air de combus-
de combustion (TA)
tion (TA) doit également être mesurée
La plupart des analyseurs de combus-
simultanément.
tion sont dotés de série d’une sonde
de température. Il est ainsi possible
Régler une installation de chauffage
de mesurer la température de l’air de
de manière optimale grâce au calcul
combustion à proximité directe du
des pertes par les fumées en vaut la
point d’aspiration du brûleur en pla-
peine :
çant l’appareil de mesure sur le carter
1 % de pertes par les fumées = 1 %
du brûleur.
de consommation supplémentaire de
Sur les installations à air pulsé, cette
combustible ou perte d’énergie/an =
sonde est remplacée par une sonde
pertes par les fumées x consommation
de température séparée, placée dans
de carburant/an.
l’alimentation en air frais / air de combustion (cf. illustration 12).
En raison de leur efficacité élevée,
les appareils à condensation ne
sont pas concernés par cette
mesure.
Selon la BImSchV, une sonde de
température séparée doit être
utilisée sur toutes les installations
pour déterminer la température de l’air
de combustion car celle-ci peut varier
pendant la mesure.
45
Tâches de mesure sur les installations de chauffage
ture et la concentration en dioxyde de
carbone (CO2) sont les plus élevées
et que la teneur en oxygène (O2) est la
plus faible.
TF
Remarque : Le condensat se déposant sur le capteur de température
TA
peut entraîner une brusque chute de la
température du gaz de fumée.
Mesure de la concentration en O2
Ill. 12 – Mesure sur les installations à air pulsé
L’oxygène n’étant pas consommé lors
de la combustion en cas d’excès d’air
apparait sous forme gazeuse dans le
Mesure de la température du gaz
gaz de fumée et permet de mesurer
de fumée (TF)
l’efficacité de la combustion.
Le thermocouple de la sonde de gaz
Le gaz de fumée est aspiré avec une
de fumée mesure la température du
pompe par la sonde de gaz de fumée
gaz de fumée. Pour cela, la sonde
et amené au parcours du gaz de
de gaz de fumée est glissée dans le
mesure dans l’analyseur de combus-
canal de gaz de fumée par l’orifice
tion. Il y passer sur le capteur de gaz
de mesure (l’écart entre l’orifice de
(cellule de mesure) de l’O2, qui déter-
mesure et la chaudière doit présen-
mine la concentration en gaz.
ter un diamètre au moins deux fois
La teneur en O2 est également utilisée
supérieur à celui du canal de gaz de
pour calculer la concentration en CO2
fumée). Une mesure constante de la
dans le gaz de fumée, elle-même
température permet de rechercher
utilisée, comme décrit plus haut, pour
le point où la température du gaz de
régler les chaudières au gaz à conden-
fumée est la plus élevée (appelé « flux
sation.
central » et d’y placer la sonde. C’est
dans le flux central que la tempéraDes valeurs de O2 étonnamment élevées peuvent être causées par une fuite de l’appareil de mesure car de l’air frais est aspiré, ce qui dilue le gaz de fumée. Un contrôle
d’étanchéité de l’appareil de mesure doit être réalisé.
46
Mesure de la concentration en
Les documents du fabricant re-
dioxyde de carbone (CO2)
prennent souvent des indications sur
Plutôt que la teneur en oxygène, il est
les concentrations en CO2 pouvant
également possible, comme mention-
être atteintes et sur les modifica-
né plus haut, d’utiliser la concentration
tions devant être effectuées dans
en dioxyde de carbone (CO2) pour
les réglages de la quantité d’air pour
calculer les pertes par les fumées.
atteindre ces valeurs.
Si, pour un excès d’air réduit (combustion complète), une teneur en CO2
La plupart des analyseurs de combus-
la plus élevée possible est disponible,
tion ne contiennent pas de capteur de
les pertes par les fumées sont les plus
CO2 ; la concentration en CO2 dans
faibles. Il existe pour chaque com-
le gaz de fumée est alors calculée en
bustible une teneur en CO2 maximale
fonction de la teneur en O2 mesurée.
pouvant être atteinte (CO2max), celle-
Ceci est possible car ces deux valeurs
ci étant définie par la composition
sont liées (rapport fixe). La teneur
chimique du combustible. Dans la pra-
maximale en CO2 du combustible
tique, cette valeur ne peut cependant
utilisé étant utilisée dans ce calcul,
pas être atteinte car, pour garantir la
le combustible utilisé doit être réglé
sécurité d’exploitation du brûleur, un
sur l’analyseur de combustion avant
certain excès d’air est requis, ce qui
chaque mesure.
réduit proportionnellement la teneur
en CO2 dans le gaz de fumée. C’est
Détermination des pertes par les
pourquoi, lors du réglage du brûleur,
fumées (qA)
la teneur en CO2 maximale ne doit pas
Les valeurs mesurées permettent à
être visée, mais bien une teneur en
l’appareil de mesure de calculer les
CO2 la plus élevée possible.
pertes par les fumées. En Allemagne,
après les travaux de réglage effectués
Valeur de CO2max pour différents com-
sur la chaudière au gaz, celle-ci doit
bustibles :
être inférieure aux limites du tableau 3.
- Fioul
15.4 % vol. CO2
- Gaz naturel 11.8 % vol. CO2
- Charbon
18.5 % vol. CO2
47
Tâches de mesure sur les installations de chauffage
Des pertes par les fumées atypiques peuvent avoir les causes suivantes :
• Mauvaise mise à zéro de l’appareil de mesure
• Mauvais combustible réglé
Une brusque réduction de la température du gaz de fumée peut avoir les causes
suivantes:
• Une goutte de condensat se trouve sur le thermocouple (capteur de température).
• Remède : monter la sonde de gaz de fumée à l’horizontale ou vers le bas pour que le
condensat puisse s’égoutter.
5
Détermination
Installations à condensation
du rendement (η)
Les installations à condensation
récupérant la chaleur de condensation,
Installations de chauffage
Testo a introduit la valeur supplémen-
traditionnelles
taire XK en vue de garantir des calculs
Le rendement (η) des installations de
corrects ; cette valeur indique l’utili-
chauffage traditionnelles est déterminé
sation de la chaleur de condensation
en retirant les pertes par les fumées
en fonction du pouvoir calorifique
(qA) de l’énergie totale amenée (pou-
inférieur (PCI). En cas de refroidisse-
voir calorique inférieur PCI = 100 %
ment du gaz de fumée sous son point
de l’énergie amenée). Les pertes par
de rosée – dont la valeur théorique est
les fumées doivent tout d’abord être
enregistrée en fonction des combus-
déterminées pour calculer le rende-
tibles dans l’appareil de mesure Testo
ment (cf. détails plus haut).
(cf. ill. 14) –, le coefficient XK indique
la chaleur d’évaporation de l’eau
condensée récupérée sous la forme
d’une valeur négative, diminuant les
Combustible
Température du point de rosée (en °C)
Gaz naturel H
57.53
Fioul EL
50.37
Gaz liquéfié (70/30)
53.95
Gaz de ville
61.09
Ill. 13 – Températures du point de rosée du gaz de fumée pour différents combustibles. Calculé
pour une pression normale (1013 mbar) et une combustion stœchiométrique sur base des documents de la chambre allemande des métiers.
48
pertes par les fumées ou rendant cette
A2 = 0.68
valeur négative. Le rendement lié au
B = 0.007
pouvoir calorifique inférieur (PCI) peut
TF = 45 °C
ainsi présenter des valeurs supérieure
TA = 30 °C
à 100 % (cf. exemple suivant).
O2 = 3 %
XK = 5.47 %
qA (sans coefficient XK) = 1 %
qA (avec coefficient XK) = -5 %
η = 100 %-(-5 %)
Le graphique ci-dessous explique à nouveau au moyen d’un autre exemple pourquoi le rendement des installations à condensation est supérieur à 100 %.
Chaudières à basse
température
Chaudières à
condensation
100 % de la
PCI
111 % de la
PCI
1.5 % de
chaleur de
condensation
inutilisée
11 % de
chaleur de
condensation
inutilisée
1 % de pertes
par les fumées
8 % de pertes
par les fumées
0.5 % de
perte par
rayonnement
1 % de
perte par
rayonnement
91 % d’énergie
thermique utilisée
108 % d’énergie
thermique utilisée
Ill. 14 – Pertes d’énergie sur les chaudières à basse température et à condensation
49
Tâches de mesure sur les installations de chauffage
De la chaleur et de la vapeur d’eau
sont produites lorsque le combustible
est complètement transformé.
• Si toute la chaleur disponible est col-
6
Mesure du tirage
Sur les chaudières à tirage
naturel, la poussée verticale
ou le tirage est la condition requise
lectée, on obtient 100 % du pouvoir
pour l’évacuation des gaz de fumée
calorifique inférieur (PCI).
dans la cheminée. La densité inférieure
• Si on y ajoute l’énergie contenue
des gaz de fumée chauds par rap-
dans la vapeur d’eau (chaleur de
port à l’air extérieur froid génère une
condensation), on obtient le pouvoir
dépression dans la cheminée, égale-
calorifique supérieur (PCS).
ment appelée tirage. Cette dépression
• Le pouvoir calorifique supérieur
aspire l’air de combustion et toutes
(PCS) total est toujours supérieur au
les résistances de la chaudière et du
pouvoir calorifique inférieur (PCI).
conduit de fumées sont surmontées.
• Le pouvoir calorifique inférieur (PCI)
Sur les chaudières à surpression, les
est toujours utilisé comme base pour
rapports de pression dans la cheminée
le calcul du rendement.
ne doivent pas être pris en compte
• Les chaudières à condensation uti-
car, dans ce cas, un brûleur à air souf-
lisent cependant également l’énergie
flé génère la surpression nécessaire
de condensation, en plus du pouvoir
pour l’évacuation du gaz de fumée.
calorifique inférieur (PCI). C’est pour-
Des cheminées de diamètres inférieurs
quoi son rendement calculé peut être
peuvent être utilisées avec ces instal-
supérieur à 100 %.
lations.
La mesure du tirage détermine la
différence entre la pression dans le
canal de gaz de fumée et la pression
dans la pièce d’installation. Comme
pour la détermination des pertes par
les fumées, la mesure est ici réalisée
dans le flux central du canal de gaz de
fumée.
Comme décrit plus haut, le capteur de
pression de l’appareil de mesure doit
être mis à zéro avant la mesure.
50
Des valeurs trop basses pour le tirage peuvent avoir les causes suivantes :
• Le conduit de tirage de l’appareil de mesure n’est pas étanche.
• Le capteur de pression n’a pas correctement été remis à zéro.
Des valeurs trop élevées peuvent avoir les causes suivantes :
• Tirage trop important dans la cheminée.
• Le capteur de pression n’a pas correctement été remis à zéro.
Valeurs de tirage typiques :
mesure de sécurité n’est pas néces-
Chaudières à surpression avec brûleur
saire car le gaz de fumée est refoulé
à air soufflé + condensation : 0.12 –
dans la cheminée.
0.20 hPa (mbar)
La mesure ne peut être réalisée, au
de surpression ; brûleurs au fioul à
plus tôt, que 2 minutes après la mise
vaporisation et installations atmosphé-
en service de l’installation de chauf-
riques au gaz :
fage au gaz car ce n’est qu’alors que
0.03 – 0.10 hPa (mbar) de dépression
la teneur accrue en CO constatée
7
Mesure de la
concentration en CO
Le contrôle de la valeur de
CO permet de tirer des conclusions
sur la qualité de la combustion et
garantit la sécurité de l’exploitant de
l’installation. En cas d’obstruction des
canalisations de gaz de fumée, p.ex.,
les appareils de chauffage atmosphériques au gaz rejettent le gaz de fumée
dans la chaufferie via le coupe-tirage,
ce qui pourrait représenter un danger pour l’exploitant. C’est pourquoi
la concentration en monoxyde de
carbone (CO) est mesurée après les
travaux de réglage sur la chaudière
au gaz et les canalisations de gaz de
fumée doivent être contrôlées. Sur
les brûleurs au gaz à air soufflé, cette
Ill. 15 – L’analyseur de combustion testo 320
permet de mesurer non seulement les valeurs
de mesure pour le gaz de fumée, mais aussi
les pressions différentielle et absolue rapidement et avec précision.
51
Tâches de mesure sur les installations de chauffage
lors du démarrage de l’installation est
teneur en CO pourrait être faussée par
redescendue à une valeur de service
l’ajout d’air). C’est pour cette raison
normale. Ceci vaut également pour les
que l’appareil de mesure calcule
chaudières au gaz avec régulation de
la concentration en CO non dilué
la combustion car celles-ci réalisent un
au moyen de la teneur en oxygène
étalonnage au démarrage du brûleur,
mesurée simultanément dans le canal
ce qui peut entraîner des émissions de
de gaz de fumée et affiche celle-ci
CO très élevées à court terme.
comme COnon dilué.
Comme pour la détermination des
La formule de calcul pour la concen-
pertes par les fumées, la mesure est
tration en monoxyde de carbone non
ici réalisée dans le flux central du
dilué se trouve dans l’annexe 13.1.
canal de gaz de fumée. Le gaz de
Sur les installations atmosphériques
fumée étant cependant dilué au moyen
au gaz, les concentrations en CO dans
d’air frais, la teneur en CO doit être
le conduit de fumées ne sont pas par-
reconvertie pour le gaz de fumée non
tout identiques (formation de mèches).
dilué (car, dans le cas contraire, la
C’est pourquoi le prélèvement
d’échantillons doit être effectué à une
concentration > 500 ppm, avec une
sonde à passages multiples. La sonde
à passages multiples présente une
série de trous enregistrant la concentration en CO sur tout le diamètre du
Mèches de CO
conduit de fumées.
En Allemagne, les limites pour la
teneur en CO sur les foyers au gaz
sont définis dans le KÜO et se rap-
Flux central
portent au gaz de fumée non dilué (cf.
tableau 4).
Ill. 16 – Mesure du CO au moyen d’une sonde
à passages multiples
Valeur de mesure
Marche à suivre
COnon dilué > 500 ppm*
Entretien de l’installation requis
COnon dilué > 1000 ppm*
Mise à l’arrêt de l’installation
Tableau 4 – Valeurs de mesure du CO et signification
52
Un reflux peut avoir les causes suivantes :
• Rétrécissement du conduit du gaz de fumée par de la saleté ou une déformation.
• Alimentation en air de combustion insuffisante.
• Fatigue des joints, connecteurs séparés, corrosion
8
Contrôle du parcours du
Contrôle d’étanchéité des
gaz de fumée
canalisations de gaz de fumée
Contrôle du coupe-tirage
Sur les installations de chauffage à air
Sur les chaudières atmosphériques
pulsé, l’étanchéité des canalisations
au gaz avec coupe-tirage, un tirage
de gaz de fumée est contrôlée par une
impeccable des gaz de fumée est la
mesure de l’O2 dans l’arrivée d’air sur
condition requise pour un fonctionne-
la fente annulaire. La concentration
ment sûr de l’installation de chauffage.
en O2 dans l’air aspiré dans la fente
Un détecteur de refoulement peut ici
annulaire doit, en règle générale, être
être utilisé ; celui-ci est placé à côté
de 21 %. Si des valeurs inférieures à
du coupe-tirage et y détecte la préci-
20.5 % sont mesurées, ceci doit être
pitation de l’humidité contenue dans le
interprété comme une fuite du canal
gaz de fumée.
Ill. 17 – Utilisation d’un détecteur de
refoulement
53
Tâches de mesure sur les installations de chauffage
forme de faucille de Testo permet une
9
mesure sûre et rapide de la teneur en
de gaz de fumée alors que la pompe
O2 dans la fente annulaire. La méthode
à gaz de mesure reste allumée. L’air
traditionnelle de contrôle d’étanchéité
ambiant propre passe ainsi sur les
sur un conduit de gaz de fumée par
capteurs de gaz et les rince.
de gaz de fumée intérieur et l’installation doit être contrôlée.
La sonde à passages multiples en
Entretien de l’appareil
de mesure
Après la mesure, la sonde de
gaz de fumée doit être retirée du canal
un essai de mise sous pression n’est
désormais plus utilisée que dans la
cheminée. De l’air est injecté dans
le conduit de gaz de fumée par
un contrôleur d’étanchéité jusqu’à
ce qu’une pression de 200 Pa soit
atteinte. En maintenant la pression, on
constate la quantité d’air s’échappant
par les fuites.
Jusqu’à un taux de fuite de 50 l/(hm2),
le conduit de gaz de fumée est considéré comme suffisamment étanche.
Fente annulaire
A
i
r
f
r
a
i
s
C
o
m
b
u
s
t
i
o
n
Combustion
A
i
r
f
r
a
i
s
Sonde à passages
multiples en forme
de faucille
Air frais
Ill. 18 – Mesure de l’O2 sur la fente annulaire au moyen d’une sonde à passages multiples en forme
de faucille
54
Autre contrôle à réaliser sur les
En raison de la bonne solubilité dans
installations de chauffage :
l’eau du dioxyde d’azote (NO2), la
mesure doit être effectuée sur du
Contrôle des dioxydes d’azote
gaz de fumée sec pour déterminer la
(NOx)
concentration en NO2 avec précision ;
La mesure des dioxydes d’azote
en effet, dans le cas contraire, le NO2
permet de contrôler les mesures prises
dissous dans le condensat n’est pas
sur les installations de chauffage en
pris en compte. C’est pourquoi un sys-
vue de réduire les émissions d’oxyde
tème de préparation du gaz, séchant
d’azote. Les oxydes d’azote (NOx)
le gaz de fumée avant la mesure à
désignent le total des monoxydes
proprement parler, doit toujours être
d’azote (NO) et dioxydes d’azote
utilisé lors des mesures du dioxyde
(NO2). Dans les petites installations de
d’azote.
chauffage (en dehors des installations
• Si la mesure est effectuée à proxi-
à condensation), le rapport entre NO
mité d’un filtre électrique, la sonde
et NO2 est toujours identique (97 %
de gaz de fumées doit être mise à la
NO, 3 % NO2). C’est pourquoi, normalement, les oxydes d’azote NOx sont
terre en raison de la charge statique.
• Si d’importantes quantités de pous-
calculés en mesurant le monoxyde
sières ou de suie sont attendues,
d’azote NO.
des filtres propres et secs doivent
Si des mesures précises des NOx sont
être utilisés. Utiliser éventuellement
requises, les teneurs en monoxyde
des préfiltres.
d’azote (NO) et en dioxyde d’azote
(NO2) doivent être mesurées et additionnées. Ce n’est pas le cas sur les
chaudières à condensation ou en cas
d’utilisation de combustibles mixtes
car le rapport n’est pas de 97 % pour
3 %.
• La fumée de cigarette influence la mesure (min. 50 ppm).
• L’air expiré par un fumeur influence la mesure d’env. 5 ppm.
• Procéder à une mise à zéro à l’air frais.
55
Tâches de mesure sur les installations de chauffage
Contrôler des valeurs de CO / CO2
concentration en CO de 0.16 %vol.
dans l’air ambiant
(1.600 ppm) dans l’air respirable, celui-
Mesure du CO ambiant
ci cause le décès.
Pour des raisons de sécurité lors de
Cette mesure devrait donc, dans tous
l’entretien des chaudières au gaz utili-
les cas, être réalisées avant toutes les
sées dans les logements, une mesure
autres mesures.
du CO ambiant doit être réalisée
parallèlement à la mesure de combustion ; en effet, le gaz de fumée refoulé
peut causer des concentrations en
CO élevées et donc un risque d’intoxication de l’exploitant. A partir d’une
Concentration en CO dans l’air Durée d’inhalation et conséquences
30 ppm
0.003 %Valeur MAK (concentration maximale sur les lieux de travail en Allemagne, pour un temps de travail de 8 heures)
200 ppm
400 ppm
0.02 %
Légers maux de tête après 2 à 3 heures
0.04 %Maux de tête au niveau du front après 1 à 2 heures,
s’étendant à la totalité de la tête
800 ppm
0.08 %Vertiges, nausées et convulsions après 45 minutes, pertes
de connaissance après 2 heures
1 600 ppm
0.16 %Maux de tête, nausées et vertiges après 20 minutes,
décès après 2 heures
3.200 ppm
0.32 %Maux de tête, nausées et vertiges après 5 à 10 minutes,
décès après 30 minutes
6 400 ppm
0.64 %Maux de tête et vertiges après 1 à 2 minutes, décès après
10 à 15 minutes
12 800 ppm1.28 %
56
Décès après 1 à 3 minutes
Mesure de CO2 ambiant
Les deux valeurs doivent donc être
Souvent, lors des mesures ambiantes,
considérées pour exclure d’éventuels
seule la teneur en CO dans l’air
dangers en toute sécurité. La teneur
ambiant est déterminée. Cependant,
en CO2 est un indicateur précoce
à partir d’une certaine concentration,
fiable pour les intoxications et com-
comme on en retrouve en cas de blo-
plète donc idéalement les mesures du
cage de systèmes d’extraction du gaz
CO. La mesure parallèle de ces deux
de fumée, le CO2 est également nocif
valeurs permet, très tôt déjà, de tirer
pour l’être humain.
des conclusions générales sur les
concentrations dangereuses.
Conséquences de la concentration en CO2 sur l’être humain
387 ppm0.0387 %
Concentration en CO2 normale à l’extérieur
5 000 ppm0.5 %
Concentration maximale autorisée sur les lieux de travail
15 000 ppm1.5 %
Augmentation du débit respiratoire d’au moins 40 %
40 000 ppm4 %
Concentration en CO2 à l’expiration
50 000 ppm5 %
Vertiges, maux de tête
80 000 –
100 000 ppm
Détresse respiratoire, faiblesse pouvant aller jusqu’à la
perte de connaissance
Décès après 30 à 60 minutes
8 à 10 %
200 000 ppm20 %
Perte de connaissance rapide
Décès après 5 à 10 minutes
57
Tâches de mesure sur les installations de chauffage
5.2 Contrôle de fonctionnement
et réglages des installations
de chauffage au fioul
Les étapes de travail et consignes
décrites ici sont des exemples de
réglages et mesures pour la mise en
service d’appareils de chauffage.
Il s’agit ici de chaudières à basse
température avec brûleur au fioul à air
soufflé. Les appareils à condensation
ne sont pas concernés.
1
Mesure de l’indice de suie
Pour la mesure de l’indice de
suie, la pompe à suie, munie
d’un papier filtrant, doit être introduite
dans le canal de gaz de fumée et le
Ill. 19 – Un analyseur de gaz de fumée permet
de régler aisément et avec précision toutes les
valeurs de mesure et de calcul importantes.
gaz de fumée doit être aspiré en effectuant dix courses régulières. Le papier
filtrant est ensuite retiré et la présence
de dérivés de fioul (gouttelettes de
fioul) est contrôlée.
Si une coloration par des dérivés de
fioul est constatée ou si le filtre est
humidifié par la formation de conden-
Indice de suie
Nouvelle installation ou
modifications importantes...
jusqu’au 30.09.1988
à partir du 01.10.1988
2
1
Tableau 5 – Indices de suie limites pour les
chaudières au fioul avec brûleur à air soufflé de
plus de 11 kW
sat, la mesure doit être répétée.
Bacharach. La moyenne des diffé-
En Allemagne, trois mesures indivi-
rentes mesures réalisées permet de
duelles doivent être effectuées pour
définir la valeur définitive. Le tableau 5
déterminer officiellement l’indice
fournit des informations sur les limites
de suie. Le noircissement du papier
admissibles en Allemagne. L’indice de
filtrant est comparé avec l’échelle de
suie 0 est la valeur visée.
Sur les installations inconnues, une mesure de la suie doit tout d’abord être réalisée
pour que les appareils de mesure ne soient pas inutilement sollicitées par d’éventuels
dépôts de combustion (suie et dérivés de fioul).
58
La présence de dépôts de fioul est le plus souvent liée à un encrassement de la buse
à fioul. La cause peut également venir des électrodes d’allumage dépassant dans le
brouillard de fioul. Dans les deux cas, les gouttelettes de fioul ne sont pas pulvérisées
suffisamment finement et ne sont donc pas brûlées. Les cas de mauvaise combustion (causée
par un manque d’oxygène) ou de « surrefroidissement de la flamme » sont plutôt rares – mais
ne doivent pas être négligés. Ces derniers cas surviennent lorsque la chaudière et le brûleur
ne conviennent pas l’un à l’autre et que la puissance du brûleur est très inférieure à celle de la
chaudière.
Si l’indice de suie est supérieur, les
Réglages de base pour la
réglages de base du brûleur à fioul
quantité d’air
doivent tout d’abord être contrôlés
Les documents du fabricant re-
et modifiés avant d’être optimisés au
prennent des informations sur les
moyen d’un analyseur de combustion.
réglages de base pour la quantité d’air
L’étape 2 explique comment procéder
requise par le brûleur. Les valeurs
dans ce cadre :
correspondantes pour le réglage du
2
clapet d’air et du disque accroche-
Réglage des brûleurs au
flamme sont indiqués sur une échelle
fioul
en fonction de la puissance calorifique
Un réglage et un contrôle des
requise pour le foyer.
paramètres les plus importants doivent
être réalisés lors de la mise en service
Réglages de base pour la pompe à
et de l’entretien des brûleurs au fioul.
fioul (pression de pompage)
Les différentes étapes de travail sont
La pression de pompage a été définie
détaillées dans les documents du
en fonction de la puissance souhaitée
fabricant et décrites de manière géné-
pour le brûleur et du choix de la buse,
rale dans la suite pour les brûleurs à
conformément au tableau de sélection
flamme jaune.
des buses.
Un manomètre est vissé sur la pompe
Choix de la buse appropriée
à fioul pour consulter la pression de
Le tableau de sélection des buses per-
pompage ; celle-ci peut être réglée en
met de sélectionner la buse adéquate
conséquence au moyen de la vis de
et la pression à régler pour le fioul en
régulation de pression de la pompe.
fonction de la puissance souhaitée
Un vacuomètre également installé sur
pour le brûleur.
la pompe à fioul permet de vérifier si
la dépression dans le conduit d’aspiration n’est pas supérieure à 0.4 bar.
59
Tâches de mesure sur les installations de chauffage
Dans les brûleurs à flamme jaune, le fioul est pulvérisé par une buse et la gazéification du fioul a lieu dans la flamme. Une flamme jaunâtre est visible lors de la combustion.
Dans les brûleurs à flamme bleue, le gaz de fumée chaud est utilisé pour réchauffer
le fioul pulvérisé avant la combustion à proprement parler ; la gazéification du fioul a
donc lieu avant la flamme. Une flamme bleuâtre est ici visible.
Optimisation et contrôle de la
En fonction du fabricant du brûleur, la
combustion
combustion peut être optimisée selon
Ces réglages de base effectués pour
les valeurs prescrites pour le CO2 et
la quantité d’air et la pression de fioul
le CO, l’excès d’air ou les pertes par
doivent déjà permettre d’atteindre
les fumées / le rendement. Ces valeurs
certaines valeurs appropriées pour la
sont déterminées par un analyseur de
combustion ; celles-ci peuvent encore
combustion.
être optimisées au moyen d’une analyse de combustion.
Les étapes de travail suivantes ne
La combustion peut généralement être
seront pas expliquées plus en détails
optimisé en modifiant la quantité d’air
car elles ne sont pas différentes des
sur le clapet d’air (réglage grossier) ou
étapes de contrôle et réglage des
le disque accroche-flamme (réglage
installations au gaz et peuvent donc
fin). Trop peu d’air de combustion
être consultées au chapitre 5.1 (étapes
empêche une combustion complète et
3 à 7).
donc une utilisation totale du combustible, entraînant la formation de
3ème étape – Préparation de l’analyseur
suie. Trop d’air de combustion cause
de combustion
un échauffement de l’air excédentaire
4ème étape – Détermination des pertes
dans la chambre de combustion et est
par les fumées
rejeté par la cheminée sans avoir été
5ème étape – Détermination du rende-
utilisé.
ment (η)
6ème étape – Mesure du tirage
7ème étape – Mesure de la concentration en CO
60
5.3 Contrôles récurrents des
vées de particules fines. Il permet en
installations utilisant des
outre d’obtenir des valeurs de mesure
combustibles solides confor-
immédiatement.
mément à la 1ère BImSchV
L’amendement de la 1ère BImSchV
La sonde de poussières fines avec
prescrit un contrôle récurrent des
dilueur rotatif
petites et moyennes installations
Une seule sonde permet de mesurer
utilisant des combustibles solides.
le CO, l’O2 et les poussières fines. La
Dans ce chapitre, nous souhaiterions
sonde peut évidemment également
vous présenter le déroulement d’un
être utilisée pour la mesure du tirage
contrôle récurrent conformément à
et la mesure de la température du gaz
la 1ère BImSchV. Cette procédure est
de fumée.
adaptée à l’utilisation de l’analyseur de
poussières fines testo 380 de manière
Le testo 330
à permettre un travail le plus écono-
L’analyseur de combustion permettant
mique possible.
la mesure parallèle du CO et de l’O2.
L’atout majeur du testo 330 est qu’il
1. Informations générales
peut à tout moment être retiré du testo
Même si ce n’est pas tout de suite
380 et être utilisé indépendamment de
clair à la vue de cette mallette petite et
celui-ci pour effectuer des mesures
légère, l’analyseur de poussières fines
sur des brûleurs au fioul et au gaz.
testo 380 est un appareil de mesure
Ceci présente l’avantage que seuls
extrêmement précis mesurant le CO,
quelques capteurs électrochimiques
l’O2 et les poussières fines en paral-
s’usant au fil du temps sont requis.
lèle.
Par chance, ces capteurs sont, comme
toujours, couverts par une garantie de
Le testo 380 se compose essentielle-
4 ans.
ment de trois éléments principaux :
Comme tous les autres appareils
électroniques, le testo 380 ne doit
Le capteur de poussières fines
cependant pas être exposé au froid,
Le capteur de poussière fines permet
à l’humidité ou à la condensation.
une mesure en ligne permettant de
L’appareil de mesure ne peut donc pas
mieux évaluer quand et pourquoi on se
être laissé dans une voiture pendant
trouve en présence d’émissions éle-
la nuit.
61
Tâches de mesure sur les installations de chauffage
2. Préparatifs
Parcours du gaz brut
L’analyseur de poussières fines a
Pour obstruer le parcours de gaz
besoin d’un certain temps pour se
brut, le capuchon doit être placé sur
stabiliser (< 10 min. en règle générale).
la sonde. Celle-ci ferme le parcours
Pendant ce délai de stabilisation, le
entre la sonde et les capteurs de CO
système se réchauffe à la température
et d’O2.
de service. Si l’appareil de mesure
refroidit fortement en étant laissé toute
une nuit dans une voiture, p.ex., ce
délai de stabilisation est – évidemment
– plus long.
Dès que l’appareil de mesure a été
installé et raccordé, le contrôle d’étanchéité peut être effectué et le combustible, sélectionné. En effet, ce n’est
Parcours du gaz de mesure
qu’alors que l’appareil est réchauffé
Pour obstruer le parcours de gaz de
aux températures adéquates. Une fois
mesure, le petit capuchon doit être
le combustible réglé, on peut sans
enfiché sur le pot de condensation.
problème procéder à d’autres activités
L’étanchéité entre le coffret, le dilueur
(telles que le contrôle de l’humidité du
rotatif et le capteur de poussières fines
combustible) pour lesquelles une pré-
est alors contrôlée. Cet endroit étant
sence à proximité directe de l’appareil
difficile à atteindre, l’entrée d’air peut
est requise.
également être bouchée avec le doigt.
Il faut ici veiller à ce que le doigt ne
3. Contrôle d’étanchéité
soit pas retiré avant la fin du contrôle
Pour la réalisation d’une mesure de
des deux parcours de gaz (confirmée
prélèvement ou de classification
par « OK »). Si le doigt est retiré trop
officielle, il vous est automatiquement
tôt, le capteur de pression est soumis
demandé si l’appareil de mesure a
à un choc violent, ce qui peut endom-
réussi le contrôle d’étanchéité. Si vous
mager le capteur de pression en cas
cliquez alors sur « Non », vous accé-
de répétition.
dez au contrôle d’étanchéité. Deux
parcours de gaz doivent être obstrués
lors du contrôle d’étanchéité.
62
4. Choix du combustible
Humidité du combustible
Dès le combustible sélectionné, le
L’humidité du combustible influence
testo 380 commence à se régler sur
la formation de poussières fines. C’est
les températures de service requises.
pourquoi la valeur doit être indiquée
La phase de stabilisation démarre et
avec la plus grande précision possible.
sert à placer le capteur de poussières
Pour ne pas obtenir de résultats de
fines dans un état défini et à le mettre
mesure erronés, il suffit cependant
à zéro. Les coefficients peuvent être
d’indiquer l’humidité du combustible
saisis pendant la phase de stabilisa-
avec une incertitude de mesure de
tion.
±15 % (u). Cela signifie que la saisie
d’une valeur de 20 % (u) suffit pour
couvrir une plage allant de 5 % (u)
REPERTOIRE / INSTALLATION
Bois déchiqueté
à 35 % (u). Nous recommandons
Critères de stabilisé
Limite pour les poussières
0 100 g/m³
Humid.comb.(u) +/-15%
30 %
d’utiliser un testo 606-2 pour mesurer
l’humidité du combustible.
Temp.amb.
21.2°C
Humid.amb.
50.0%
Température ambiante
Temp.caloportr.
60.0°C
Pour obtenir une valeur de référence
Puissance nominale
25.0 kW
pour la température ambiante, une
Totale
Plage de charge
Durée de la mesure
Modifier
15 min
Suite
sonde de température a été intégrée
au testo 380. Cependant, lorsqu’il est
utilisé pendant une période prolongée,
Les points suivants doivent ici être pris
la température du coffret de mesure
en considération :
influence la température déterminée
par la sonde de température. Il est
Limite pour les poussières
donc recommandé de contrôler la
L’incertitude de mesure correspondant
température ambiante en parallèle
à la limite est retirée du résultat de
au moyen d’un appareil de mesure
mesure en fonction de la limite indi-
externe (p.ex. un testo 606-2).
quée pour les poussières. Les incertitudes de mesure peuvent être consul-
Humidité ambiante
tées dans le Bundesanzeiger (journal
L’humidité ambiante doit idéalement
officiel allemand) ou être imprimées via
être mesurée au même endroit que la
les informations de l’appareil.
température ambiante. Nous recommandons donc d’également utiliser le
63
Tâches de mesure sur les installations de chauffage
testo 606-2 ici. Il est ainsi possible de
donc pas pour les mesures officielles.
mesurer la température et l’humidité
Une fois les coefficients saisis et le
ambiantes en quelques manipulations.
bouton « Suivant » enfoncé ou une
fois le délai de stabilisation écoulé, il
Température caloportrice
est possible d’accéder à la mesure du
Cette valeur est uniquement fournie
tirage et à la recherche du flux central.
à titre informatif. Celle-ci apparaît sur
Il est cependant possible de reve-
le procès-verbal imprimé et permet
nir à la saisie des coefficients à tout
ainsi de documenter toutes les valeurs
moment via la touche « ESC ».
pertinentes sur une même feuille.
5. Préparation des mesures
Puissance nominale
Au début de la mesure du tirage, une
Cette valeur est également unique-
mise à zéro est tout d’abord effectuée,
ment fournie à titre informatif. Elle
puis l’appareil commence à mesurer
apparaît également dans le procès-
le tirage et la température du gaz de
verbal imprimé.
fumée.
Plage de charge
REPERTOIRE / INSTALLATION
Bois déchiqueté
En fonction de l’installation, le pro-
Prêt
cessus de combustion doit être réglé
à mi-charge après 5 minutes. Le testo
°C
330 émet un signal sonore après 5
TF
minutes lorsque le menu « Mi-charge »
est sélectionné.
mbar
Tirage
Dépression
Durée de la mesure
La durée de mesure étant définie
Options
Suite
sur 15 minutes lors de la mesure de
Pour trouver plus aisément le flux
réception, rien ne peut être réglé dans
central, une barre rouge apparaît dans
ce point du menu. Ceci est unique-
l’affichage et doit toujours s’arrêter
ment possible dans le point « Aide au
sur la valeur la plus élevée. La surface
réglage » du menu. Ce menu ne suit
verte indique la valeur actuelle.
cependant pas le déroulement prévu
par la 1ère BImSchV et ne convient
64
La mesure peut être arrêtée dès que
le flux central est trouvé. Appuyer sur
CLIENT / INSTALLATION
Bois déchiqueté
« Suivant » ; l’appareil est alors prêt
Durée de la mesure
pour la mesure.
Dans ce mode, le testo 380 peut
attendre jusqu’à ce que toutes les
autres activités aient été réalisées ou
que le brûleur ait atteint l’état adéquat.
La mesure ne démarre que lorsque le
bouton Start est enfoncé.
Options
Annuler
Valeurs moyennes
6. Mesure des poussières fines
Dès que la mesure démarre, le dilueur
rotatif commence à tourner. Au cours
Vous trouverez ici un bref aperçu des
de cette phase, le capteur de pous-
valeurs de mesure :
sières fines se charge une première
g/m³ PM = Valeur actuelle pour la
fois en poussières fines. La charge
poussière (recalculée en fonction de la
collectée durant cette phase permet à
teneur en oxygène de référence)
l’appareil de mesure de décider s’il est
g/m³ PM Ø = Valeur moyenne pour la
soumis à une concentration élevée ou
poussière depuis le débit de la mesure
non et d’adapter la vitesse du dilueur
(recalculée en fonction de la teneur en
rotatif en conséquence. Après cette
oxygène de référence)
seconde phase de stabilisation, durant
ppm CO = Valeur mesurée pour le CO
env. 3 minutes, l’appareil de mesure
en parts par million
passe en mode de mesure. Les
mg/m³ CO = Concentration en CO
valeurs alors affichées sont utilisées
(recalculée en fonction de la teneur en
pour évaluer l’installation. Si, contre
oxygène de référence)
toute attente, les valeurs ne peuvent
% O2 = Oxygène en % (si cette valeur
pas être utilisées pour la mesure,
est supérieure à 20 %, plus aucune
« Options », « Répéter » permet de
des valeurs recalculées en fonction de
supprimer les valeurs de mesure déjà
l’oxygène de référence ne s’affiche car
obtenues et de redémarrer la mesure
ces valeurs sont alors inutilisables)
du début (p.ex. lorsque le brûleur n’est
°C TF = Température du gaz de fumée
pas encore atteint un état de fonction-
en °C
nement correct).
65
Tâches de mesure sur les installations de chauffage
°C TA = Température de l’air de combustion en °C (uniquement autorisée
REPERTOIRE / INSTALLATION
Bois déchiqueté
avec sonde de température externe
Durée de la mesure
(0600 9787) car, en cas d’utilisation
de la mini-sonde de température, la
chaleur du coffret à poussières fines
peut influencer le résultant). L’air de
combustion n’est indiqué qu’à titre
informatif. En Allemagne, la valeur
qA pour les installations utilisant des
Options
Afficher le graphique
Configurer le graphique
Valeurs moyennes
Nombre de lignes
Répéter
OK
combustibles solides n’est actuelle-
Touche Config.
ment (2014) pas réglementée.
ppm NO = Valeur mesurée pour le NO
Configurer le graphique : Ce menu
en parts par million (apparaît unique-
permet de sélectionner les paramètres
ment lorsqu’un capteur NO est utilisé)
(jusqu’à 4) devant être affichés dans le
% HF = Humidité du gaz de fumée,
graphique.
en %. L’humidité du gaz de fumée est
Valeurs moyennes : Ce point du
calculée au moyen des paramètres
menu permet de revenir à l’affichage
indiqués pour les coefficients. Plus les
des valeurs de mesure ; ce ne sont
valeurs indiquées seront précises, plus
cependant plus les valeurs actuelles,
les résultats le seront également.
mais bien les valeurs moyennes depuis
le début de la mesure qui s’affichent.
7. Options
Nombre de lignes : Ce point permet
Ce chapitre doit vous fournir un bref
de sélectionner le nombre de lignes
aperçu des fonctions supplémen-
affichées et donc également la police.
taires proposées par le testo 380,
Répéter : Si la combustion n’était pas
mais n’étant pas nécessaires pour la
vraiment stable au début de la mesure
mesure.
ou si le bouton « Start » a été enfoncé
trop tôt, l’option « Répéter » permet de
Le menu « Options » offrent 5 possibi-
rejeter les valeurs de mesure actuelles
lités de sélection :
et de redémarrer la mesure à partir de
Afficher le graphique : Les différents
cette seconde.
paramètres et leur évolution pendant
la durée déjà écoulée de la mesure
s’affichent ici de manière graphique.
66
8. Interprétation des résultats
% O2 Ø = Oxygène en % (si cette
valeur est supérieure à 20 %, plus
finaux
Les résultats sont récapitulés dès la fin
aucune des valeurs recalculées en
de la mesure :
fonction de l’oxygène de référence ne
s’affiche car celles valeurs sont alors
inutilisables)
CLIENT / INSTALLATION
Bois déchiqueté
Durée de la mesure 01:10 min
°C TF = Température du gaz de fumée
en °C
°C TA = Température de l’air de combustion en °C (uniquement autorisée
avec sonde de température externe
(0600 9787) car, en cas d’utilisation de
la mini-sonde de température, la chaleur du coffret à poussières fines peut
Fermer
influencer le résultat). L’air de combustion n’est indiqué qu’à titre informatif.
g/m³ PM Ø = Valeur PM moyenne
En Allemagne, la valeur qA pour les
en g/m³ pendant toute la durée de la
installations utilisant des combustibles
mesure
solides n’est actuellement (2014) pas
g/m³ PM U = Incertitude de mesure
réglementée.
absolue, soustraite des résultats
ppm NO = Valeur mesurée pour le NO
g/m³ PM Ø U = Valeur PM à utiliser
en parts par million (apparaît unique-
(pour les mesures officielles) après
ment lorsqu’un capteur NO est utilisé)
soustraction de l’incertitude de mesure
% HF = Humidité du gaz de fumée,
correspondante
en %. L’humidité du gaz de fumée est
ppm CO Ø = Valeur de CO moyenne
calculée au moyen des paramètres
en ppm
indiqués pour les coefficients. Plus
mg/m³ CO Ø = Valeur de CO
ces valeurs seront précises, plus les
moyenne en g/m³
résultats le seront également.
g/m³ CO U = Incertitude de mesure
absolue, soustraite des résultats
g/m³ CO Ø U = Valeur CO à utiliser
après soustraction de l’incertitude de
mesure correspondante
67
Contrôles d’étanchéité des canalisations de gaz et d’eau
6. Contrôles d’étanchéité des
canalisations de gaz et d’eau
6.1 Contrôle des canalisations
de gaz
6.1.1 Contrôle de charge
Le contrôle de charge doit être réa-
En Allemagne, le contrôle d’étanchéité
lisé avant le contrôle d’étanchéité
des canalisations de gaz est régi par le
et effectué sur les nouvelles canali-
Règlement technique pour les installa-
sations sans robinetterie. Toutes les
tions au gaz (fiche de travail DVGW G
ouvertures des canalisations doivent
600 TRGI). Celui-ci décrit, de manière
être obstruées de manière étanche au
générale, la planification, la fabrica-
moyen de bouchons, embouts, brides
tion, la modification et l’exploitation
aveugles ou brides d’obturation fabri-
des installations au gaz d’une pression
qués en métal, et ce, pendant toute la
de service inférieure ou égale à 1 bar
durée du contrôle. Il est interdit de rac-
dans les bâtiments et sur les terrains.
corder les canalisations aux conduites
Celui-ci prescrit un contrôle de charge
de gaz. Le contrôle de charge peut
et d’étanchéité pour les nouvelles
également être effectué sur des canali-
canalisations, ainsi que les canalisa-
sations dotées de robinetteries lorsque
tions ayant été fortement modifiées.
le palier de pression nominal des robi-
Un contrôle de la capacité de fonc-
netteries est au moins égal à la
tionnement doit en outre être réalisé
pression de contrôle.
tous les 12 ans sur les canalisations
Le contrôle de charge doit être effec-
des installations en service dont les
tué au moyen d’air ou de gaz inerte
pressions de service sont inférieures
(peu réactif) (tel que de l’azote ou du
ou égales à 100 mbar.
dioxyde de carbone), mais pas d’oxy-
Grâce au testo 324, vous pouvez
gène, à une pression de contrôle de
procéder à ces contrôles aisément et
1 bar.
avec fiabilité, avec un seul appareil.
La pression de contrôle ne peut pas
baisser pendant la durée du contrôle,
soit 10 minutes.
La mesure doit être effectuée avec un
appareil de mesure d’une résolution
minimale de 0.1 bar.
68
6.1.2 Contrôle d’étanchéité
La pression de contrôle ne peut pas
Le contrôle d’étanchéité est effectué
baisser pendant la durée de contrôle
après le contrôle de charge, sur les
consécutive à la compensation de la
canalisations dotées de leurs robinet-
température, soit au moins 10 minutes.
teries, mais sans les appareils à gaz
La compensation de température et
et systèmes de réglage et de sécurité
la durée du contrôle dépendent du
correspondants. Le compteur de gaz
volume des canalisations.
peut être intégré au contrôle principal.
L’appareil de mesure doit être suf-
Le contrôle d’étanchéité doit être
fisamment précis pour afficher les
effectué au moyen d’air ou de gaz
baisses de pression de 0.1 mbar.
inerte (peu réactif) (tel que de l’azote
ou du dioxyde de carbone), mais pas
d’oxygène, à une pression de contrôle
de 150 mbar.
Contrôle d’étanchéité
Volume de la
Temps d’adaptation
canalisation
Durée min. du
contrôle
< 100 l
10 min.
10 min.
> = 100 l < 200 l
30 min.
20 min.
> = 200 l
60 min.
30 min.
69
Contrôles d’étanchéité des canalisations de gaz et d’eau
Exemples de schémas de raccordement pour les contrôles de charge et
d’étanchéité :
avec compteur bitubulaire
5
1
2
3
7
4
8
6
9
avec compteur monotubulaire
5
1
2
3
4
10
8
6
1 Conduite de raccordement
2 Conduite de raccordement sur place
3 Dispositif d’arrêt principal
4 Dispositif d’arrêt du compteur
5 Contrôleur du débit de gaz avec régulateur intégré pour la pression de gaz
9
6Compteur
7 Bouchon conique (contrôle à 150 mbar)
½" 0554 3151 / ¾" 0554 3155
Bouchon gradué (contrôle à 1 bar)
¾" + 1¼"
0554 0533
½" + 1"
0554 3164
3/8" + ¾"
0554 3163
8 Distributeur Y0554 0532
Le distributeur Y permet de mesurer
simultanément les canalisations du consommateur
et du distributeur. De
manière alternative, cellesci peuvent également être
mesurées une après l’autre – Pour cela,
le testo 324 doit être raccordé directement au bouchon correspondant.
9 Tuyau de raccordement au testo 324
10 Capuchon pour compteur
monotubulaire 0554 3156
70
La chaudière au gaz doit être
déconnectée du système à contrôler lors du contrôle de charge. La
montée en pression à 1 bar est garantie
par la pompe à main du testo 324. Un
compresseur peut également être utilisé.
Pour le contrôle d’étanchéité, la montée en pression à 150 mbar est réalisée
automatiquement par la pompe intégrée
au testo 324. Le contrôle de charge est
effectué sur la canalisation sans robinetterie. Le contrôle d’étanchéité est réalisé
avec des robinetteries, mais sans appareils
à gaz et dispositifs de réglage et sécurité
correspondants.
Veuillez également respecter les
directives et normes spécifiques du
pays !
En Allemagne, le règlement technique DVGW G 5952 définit les exigences minimales
envers les appareils électriques utilisés pour la mesure et la détermination du débit de
fuite, p.ex. l’étendue de mesure, la précision, la résolution, le temps d’adaptation, la
durée de mesure,...
Le G 5952 différencie ici les classes d’appareil suivantes :
Appareils de mesure de la chute de pression (classe D)
Le débit de fuite est déterminé au moyen de la chute de pression mesurée en fonction du
volume de la canalisation. Le volume de la canalisation doit ici être déterminé par l’appareil.
Débitmètres de fuite (classe L)
Le débit de fuite (l/h) est mesuré directement, p.ex. par le testo 324.
Volumètre (classe V)
Le débit de fuite est déterminé au moyen de la différence de pression mesurée lors de l’injection simultanée d’un volume défini visant à maintenir la pression.
Appareils de mesure avec d’autres méthodes de mesure (classe S)
Méthodes de mesure n’étant pas couvertes par les classes D, L et V.
6.1.3 Contrôle de la capacité de
canalisations de gaz se trouvant dans
les conditions de service / pression de
fonctionnement
La capacité de fonctionnement des
service (aucune pression de contrôle
canalisations à basse pression en
plus élevée).
service ou mises à l’arrêt (pression
Un débitmètre de fuite, p.ex. le testo
de service jusqu’à 100 mbar) si des
324, homologué selon le règlement
fuites son soupçonnées, à la demande
technique DVGW G 5952, est utilisé
des clients ou lors de la remise en
lors de ce contrôle pour déterminer si
service. La capacité de fonctionne-
du gaz s’échappe de la canalisation et
ment des installations en service doit
en quelles quantités.
être contrôlée au moins tous les 12
La durée de la compensation de
ans. Le contrôle de la capacité de
température et la durée du contrôle
fonctionnement ou la mesure du débit
dépendent du volume des canalisa-
de fuite doivent être effectué sur des
tions.
Mesure du débit de fuite
Volume de la
Temps d’adaptation
Durée min. du
canalisation
contrôle
< 100 l
10 min.
5 min.
< 200 l 30 min.
10 min.
< 300 l
60 min.
15 min.
< 400 l
120 min.
20 min.
< 500 l
240 min.
25 min.
71
Contrôles d’étanchéité des canalisations de gaz et d’eau
La capacité de fonctionnement peut
a) En cas de capacité de fonction-
être déterminée selon les critères
nement illimitée, les canalisations
suivants :
peuvent donc continuer à être utilisées.
a) Capacité de fonctionnement illimitée : débit de fuite à la pression de
b) En cas de capacité de fonction-
service inférieur à 1 litre par heure.
nement réduite, les canalisations
doivent être colmatées ou remplacées.
b) Capacité de fonctionnement
L’étanchéité doit être rétablie dans les
réduite : débit de fuite à la pression
4 semaines suivant la constatation de
de service compris entre 1 et 5 litres
la capacité de fonctionnement réduite.
par heure.
c) En cas de capacité de fonctionnec) Capacité de fonctionnement
ment nulle, les canalisations doivent
nulle : débit de fuite à la pression de
être mises hors service immédiate-
service supérieur à 5 litres
ment. Les prescriptions s’appliquant
par heure.
aux nouvelles canalisations s’appliquent également aux pièces remises
Les mesures suivantes doivent être
en état et à leur remise en service.
prises en fonction du degré de capacité de fonctionnement :
Un nouveau contrôle d’étanchéité doit être effectué après chaque réparation.
72
Exemples de schémas de raccordement pour le contrôle de la capacité
de fonctionnement :
1
5
6
4
3
7
8
2
1 Conduite d’alimentation
2 Unité de commande
3 Unité de réglage avec raccord pour
manchon de mesure
4 Raccord de contrôle / Manchon de
mesure
5 Echangeur thermique
6Brûleur
7 Raccord pour la chaudière
au gaz sur le testo 324
8 Tuyau de raccordement au testo 324
La bulle de gaz est remplie
avec le gaz propre au système.
Ceci empêche la formation d’un
mélange air-gaz dangereux.
Veuillez également respecter
les directives et normes
spécifiques du pays !
73
Contrôles d’étanchéité des canalisations de gaz et d’eau
6.1.4 Contrôle de charge et
constatée. Un détecteur ou une sonde
d’étanchéité combiné sur les
de fuites de gaz peuvent ensuite être
canalisations de gaz
utilisés pour contrôler l’étanchéité
En Allemagne, ce contrôle est pres-
de la canalisation de gaz. Pour des
crit par le TRGI pour les canalisations
raisons de sécurité, 20 % de la limite
d’une pression de service comprise
inférieure d’explosivité ne peuvent pas
entre > 100 bar et 1 bar compris.
être dépassés.
Les mesures sont effectuées sur
l’ensemble de la canalisation, robinetteries comprises, mais pas les
6.2. Contrôle des installations
d’eau potable
appareils de régulation de pression,
La norme européenne DIN EN 806-4
compteurs de gaz, appareils à gaz et
définit les exigences pour l’installation
équipements de réglage et de sécurité
et la mise en service d’installations
correspondants.
d’eau potable à l’intérieur des bâti-
Le contrôle est effectué avec une
ments. Un contrôle de pression avant
pression de contrôle de 3 bar sur une
la mise en service y est prescrit. Ce
durée d’au moins 2 heures, après une
contrôle doit être effectué au moyen
compensation de température de 3
heures.
La durée du contrôle doit être rallongée de 15 minutes par 100 litres pour
les canalisations d’un volume supérieur à 2 000 litres.
Selon le TRGI 2008 G 600, aucune
chute de pression n’est autorisée.
6.1.5 Détection des fuites de gaz
Il existe des risques d’intoxication
et d’explosion lorsque du gaz naturel s’échappe d’une canalisation ou
d’une installation de chauffage. Le gaz
naturel étant normalement inodore, il
est enrichi d’une substance odorante.
La pièce doit immédiatement être bien
aérée lorsqu’une odeur de gaz est
74
Ill. 20 – Détection de fuites sur des canalisations de gaz au moyen du testo 316-2
d’eau ou, dans la mesure où les dis-
6.2.2 Contrôle de pression au
positions nationales l’autorisent, au
moyen d’air ou de gaz inerte.
moyen d’air ou de gaz inerte
Outre la norme DIN EN 806-4, le
contrôle des installations d’eau po-
6.2.1 Contrôle de pression au
moyen d’eau
table doit également tenir compte des
dispositions nationales. En Allemagne,
En cas de contrôle de pression au
p.ex., la fiche ZVSHK s’applique
moyen d’eau, différents contrôles de
en plus de la norme EN 806-4. En
pression (méthodes A, B et C) sont
Allemagne, la fiche ZVSHK permet un
prescrits dans la norme EN 806-4 en
contrôle au moyen d’air. Celui-ci est
fonction du matériau des canalisa-
recommandé dans les cas suivants :
tions :
Type de matériau
Procédure
Matériaux élastiques linéaires (p.ex. métaux)
A
Matériaux élastiques (PVC-U, PVC-C, etc.) et matériaux
composites multicouches
A
Matériaux viscoélastiques (p.ex. PP, PE, PE-X, PA, PB, etc.)
avec DN/OD ≤ 63
A
Matériaux viscoélastiques (p.ex. PP, PE, PE-X, PA, PB, etc.)
avec DN/OD > 63 (p.ex. PP, PE, PE-X, PA, PB, etc.)
B ou C
Système combiné avec DN/OD ≤ 63
(métaux et plastiques)
A
Système combiné avec DN/OD > 63
(métaux et plastiques)
B ou C
Procédure
Pression de contrôle
Durée du contrôle
A
1.1 fois la pression de service maximale
10 min.
Partie 1
1.1 fois la pression de service maximale
30 min.
Partie 2
Réduire à 0.5 fois la pression de contrôle
30 min.
Partie 1
1.1 fois la pression de service maximale
30 min.
Partie 2
En se basant sur la partie 1, la réduction peut
être de max. 0.6 bar
30 min.
Partie 3
En se basant sur la partie 2, la réduction peut
être de max. 0.2 bar
2 h
B
C
75
Contrôles d’étanchéité des canalisations de gaz et d’eau
En Allemagne, les canalisations comprenant des raccords sertis doivent en outre être
soumises à un contrôle d’étanchéité préalable conformément à la fiche ZVSHK.
Pression de contrôle = Pression d’alimentation / max. 6 bar ou conf. aux indications du
fabricant
Durée du contrôle = 15 min.
• en cas d’arrêt prolongé entre le
• L’installation est restée totalement
contrôle d’étanchéité et la mise
remplie entre le contrôle d’étanchéité
en service, tout particulièrement
et la mise en service et tout remplis-
lorsque des températures ambiantes
sage partiel a été évité.
moyennes > 25 °C sont attendues,
et ce, afin d’éviter toute croissance
Le gaz inerte est uniquement recom-
bactérienne éventuelle,
mandé pour les contrôles dans les
• lorsque la canalisation ne peut
bâtiments présentant des exigences
pas rester remplie entre le contrôle
élevées en matière d’hygiène.
d’étanchéité et la mise en service,
Un contrôle d’étanchéité et de charge
p.ex. en période de gel,
est requis en cas de contrôle de pres-
• lorsque la résistance à la corrosion
sion au moyen d’air ou de gaz inerte.
d’un des matériaux d’une canalisa-
L’air ou le gaz se comprimant plus
tion partiellement vidée peut être
fortement sous pression que l’eau, les
mise en danger.
pressions de contrôle doivent, pour
des raisons de sécurité, être limitées
Le contrôle ne devrait être effectué au
à max. 3 bar lors des contrôles au
moyen d’eau que lorsque un rempla-
moyen d’air ou de gaz inerte.
cement de l’eau régulier est garanti
entre le contrôle d’étanchéité et la
6.2.2.1 Contrôles d’étanchéité
mise en service. Les points suivants
Le contrôle d’étanchéité est réa-
doivent en outre être garantis lors des
lisé avant le contrôle de charge et
contrôles au moyen d’eau :
concerne les éléments ayant été conçu
• Le raccord d’eau du bâtiment ou du
pour la pression de contrôle ; les com-
chantier a été rincé et est donc prêt
posants ne résistant pas à la pression
pour le raccordement et l’utilisation.
de contrôle doivent être démontés.
• Le remplissage du système de canalisations a été effectué au moyen
de composants à l’hygiène irréprochable.
76
Pression de contrôle : 150 mbar
La durée du contrôle est rallongée de
Durée du contrôle : 120 min. (jusqu’à
20 minutes par 100 l supplémentaire.
un volume de 100 l)
Exemples de schémas de raccordement pour les contrôles d’étanchéité
au moyen d’air
7
8
9
6
11
4
12
13
1
2 3
3
10
5
1 Conduite d’ali6Chaudière
mentation
7Canalisation
2 Conduite de
d’eau chaude
raccordement sur 8Circulation
place
9Pompe
3 Soupapes d’arrêt 10Canalisation
4 Compteur d’eau
d’eau froide
sut site
11Raccord
5Filtre
pour robinet
12 Bouchon étagé à haute pression
0554 3164
½" + 1"
0554 3163
3/8" + ¾"
Bouchon conique
0554 3151
½"
0554 3155
¾"
13 Tuyau de raccordement au testo 324
La montée en pression se fait automatiquement, au moyen de la pompe intégré
au testo 324. Pour les canalisations d’un
diamètre très important, il est possible de raccorder un compresseur à la canalisation ou d’utiliser
la pompe à main du testo 324.
Remarque : Pression maximale : 1 bar – La
soupape de surpression réagit en cas de dépassement.
77
Contrôles d’étanchéité des canalisations de gaz et d’eau
6.2.2.2 Contrôles de charge
La pression de contrôle dépend ici du
Le contrôle de charge est réalisé,
diamètre nominal de la canalisation :
comme mentionné plus tôt, lorsque le
Pression de contrôle : < DN 50 = 3 bar
contrôle d’étanchéité a réussi.
DN 50-DN 100 = 1 bar
Durée du contrôle : 10 min.
Exemples de schémas de raccordement pour les contrôles de charge au
moyen d’air
7
8
9
6
4
1
2
3
11
3
5
1 Conduite d’alimentation
2 Conduite de raccordement sur place
3 Soupapes d’arrêt
4 Compteur d’eau sut site
5Filtre
6Chaudière
7 Canalisation d’eau chaude
8Circulation
9Pompe
10 Canalisation d’eau froide
11 Raccord pour robinet
12 Bouchon étagé à haute pression
0554 3164
½" + 1"
0554 3163
3/8" + ¾"
13 Raccord à haute pression
0554 3139
14 Possibilité de raccordement
pour un compresseur
15 Sonde à haute
pression avec
tuyau 0638 1748
78
10
12
13
15
14
79
Appareils de mesure pour les analyses du gaz de fumée
7. Appareils de mesure pour les
analyses du gaz de fumée
Les exigences envers les appareils
et du développement, des efforts sont
de mesure portatifs utilisés pour les
sans cesse entrepris pour optimiser
analyses du gaz de fumée représen-
les parcours de gaz et la compensa-
tent un défi pour tous les fabricants
tion des sensibilités transversales,
d’appareils de mesure. L’environne-
mais aussi pour permettre un rempla-
ment de mesure rude et la réalisation
cement aisé des capteurs de gaz par
de mesures indépendantes du réseau
l’utilisateur.
requièrent un savoir-faire technique
important et un design adapté.
Ces appareils doivent être légers,
maniables et simples d’utilisation. La
7.2 Fonctionnement d’un capteur
chimique à deux / trois électrodes
disponibilité rapide des valeurs de
Des capteurs à deux ou trois élec-
mesure, ainsi qu’une consommation
trodes sont utilisés pour déterminer
d’énergie et des besoins d’entretien
les concentrations en gaz toxiques. Le
réduits sont d’autres caractéristiques
fonctionnement d’un capteur à trois
à remplir pour réussir le contrôle
électrodes est ici expliqué au moyen
d’agrément prescrit pour les appareils
d’un capteur de monoxyde de carbone
d’analyse du gaz de fumée.
(CO). Un capteur à deux électrodes
typiques est un capteur d’oxygène
7.1 Capteurs
Les exigences envers les appareils
de mesure ont des conséquences
directes sur le choix des capteurs
utilisés pour déterminer les concentrations dans le gaz. C’est pourquoi,
dans la pratique, les capteurs de gaz
électrochimiques ont fait leur preuve.
La disponibilité rapide des valeurs de
mesure et un encombrement réduit
sont les principaux atouts de ces capteurs. Dans le secteur de la recherche
80
(O2).
• Plus la concentration est élevée, plus
7.2.1 Fonctionnement d’un
le flux de courant est élevé.
capteur chimique à deux
• La chute de tension dans la résis-
électrodes
L’illustration 21 explique le fonctionne-
tance est mesurée et traitée par le
ment du capteur d’oxygène.
circuit électronique.
• La résistance à coefficient de tempé-
Fonctionnement d’un capteur d’oxy-
rature négatif intégrée compense les
gène en quelques mots-clés :
effets de la température et garantit
• Les molécules d’O2 accèdent à la
un comportement stable aux températures.
cathode à travers la membrane per-
• La durée de vie d’un capteur d’oxy-
méable au gaz.
• Réaction chimique : des ions OH
gène est d’env. 3 ans – voire 6 ans
apparaissent (ions = particules
pour les cellules LongLife de Testo.
chargées)
• Les ions passent à l’anode en traver-
Equations de réaction :
Cathode : O2 + 2H2O + 4e– => 4OH–
sant le liquide électrolytique.
• Ce déplacement des ions induit un
Anode :
flux de courant dans le circuit de
2Pb + 4OH– => 2PbO + 2H2O + 4e–
courant extérieur. Ce flux est propor-
Bilan : 2Pb + O2 => 2PbO
tionnel à la concentration en O2.
Air frais
Cathode
Membrane perméable
au gaz
Migration ionique
Câble de raccordement
de la cathode
Résistance CTN (coefficient
de température négatif)
Anode
Liquide électrolytique
aqueux
Circuit de courant extérieur
Ill. 21 – Représentation schématique d’un capteur d’oxygène
81
Appareils de mesure pour les analyses du gaz de fumée
• La référence sert à stabiliser le signal
7.2.2 Fonctionnement d’un
du capteur.
capteur chimique
• La durée de vie d’un capteur de
à trois électrodes utilisé
pour les gaz toxiques
monoxyde de carbone est d’env. 2
Fonctionnement d’un capteur à trois
ans – voire 5 ans pour les cellules
électrodes en quelques mots-clés
LongLife de Testo.
(exemple d’un capteur de CO) :
Equations de réaction :
• Les molécules de CO accèdent à
l’électrode de travail à travers la
Anode : CO + H2O => CO2 + 2H+ +
membrane.
2e–
• Réaction chimique : des ions H+
Cathode : ½ O2 + 2H+ + 2e– => H2O
apparaissent.
• Les ions se déplacent vers la contreélectrode.
• Seconde réaction chimique au
moyen de l’O2 de l’air frais : flux de
courant dans le circuit de courant
extérieur.
Des variations de température
fréquentes, ainsi que des températures basses peuvent réduire
la durée de vie des cellules de
mesure.
Un stockage dans un environnement sec est recommandé.
Combustion
Membrane perméable
au gaz
Circuit de courant
extérieur
Electrode de travail
Electrode de référence
Contre-électrode
Courant du capteur
Membrane perméable
au gaz
Liquide électrolytique aqueux
Air frais
Ill. 22 – Représentation schématique d’un capteur de monoxyde de carbone
82
7.3 Fonctionnement d’un capteur
• Si des gaz inflammables (CXHY,
à semi-conducteur pour les
H2, CO) se trouvent dans l’air
gaz combustibles
ambiant autour du capteur, ceux-ci
se déposent sur la couche d’oxyde
Le capteur à semi-conducteur sert à
d’étain.
mesurer les gaz inflammables comme
le CXHY, l’H2 et le CO. Celui-ci est
• Sa résistance électrique baisse.
utilisé pour la détection de fuites de
• Une alarme sonore ou visuelle est
gaz. La structure d’un capteur à semi-
déclenchée.
conducteur est illustrée de manière
schématique dans l’ill. 23.
Fonctionnement d’un capteur à semiconducteur (exemple d’utilisation dans
une sonde de détection de fuites de
gaz) :
• L’élément capteur est porté à une
température de travail de 300 °C.
Tout contact avec du silicone,
des solvants, des huiles et des
graisses peut provoquer des
dépôts à la surface du capteur et
doit être évité.
• Une couche de dioxyde d’étain
génère une résistance à haute impédance lors de l’échauffement.
Raccords
Ligne de signalisation
Boîtier
Elément capteur avec couche de ZnO2
Câble de chauffage
Dispositif anti-retour de flamme
Ill. 23 – Structure d’un capteur à semi-conducteur
83
Appareils de mesure pour les analyses du gaz de fumée
7.4 Capteur de poussières fines
tale grâce à un système électronique
Le capteur de poussières fines fonc-
spécial. Lorsque la plaquette est char-
tionne selon une combinaison entre
gée en particules, sa masse augmente
impacteur et cristal oscillateur.
et la fréquence du signal du capteur se
Le cristal piézoélectrique sert ici de
décale.
« balance » alors que l’impacteur
Ce décalage de fréquence (Δf) permet
garantit que les particules en suspen-
de déduire la masse de particules
sion dans le courant de gaz de mesure
déposée.
arrivent sur la « balance ».
Ce procédé est un « procédé de
L’impacteur se compose d’une fine
mesure en ligne » gravimétrique. Cela
buse à travers laquelle le gaz de
signifie que les valeurs de mesure sont
mesure passe à vitesse élevée.
obtenues en temps réel et peuvent
Un déflecteur, appelé « cristal piézoé-
être observées pendant la mesure.
lectrique », se trouve face à la sortie
Les résultats de mesure peuvent
de la buse. Ce déflecteur force le gaz
également être évalués et interprétés
s’échappant de la buse à opérer un
directement à la fin de la mesure.
changement de direction soudain.
En raison de l’inertie de masse des
7.5 Electronique
particules, celles-ci ne peuvent cepen-
Dans le secteur du développement et
dant pas totalement suivre ce change-
de la production, la tendance va vers
ment de direction et heurtent le déflec-
des appareils de mesure toujours plus
teur auquel elles restent collées. Ce
petits. Seules une conception assistée
processus est appelé « impaction ».
par ordinateur (CAE) et une production
Sur le testo 380, le pesage a lieu dès
automatisée rendent l’installation de
la phase de collecte. Le déflecteur est
circuits électroniques dans de si petits
placé en état d’oscillation fondamen-
espaces possible. C’est ainsi que les
Impacteur
Δf
U
Glissement
84
V
t
Oscillateur à quartz
Signal du capteur
f
circuits imprimés multicouches (mul-
condensat se dépose doivent être
tilayer) sont produits et dotés d’élé-
évités car ceci peut endommager les
ments électroniques grâce aux tech-
cellules de mesure. Les analyseurs
nologies d’équipement (SMD) les plus
de combustion sont donc dotés d’un
modernes. Un ordinateur de test (tes-
pot de condensation car il collecte
teur « en circuit ») contrôle les circuits
le condensat se déposant et protège
imprimés équipés et constate d’éven-
donc l’appareil de mesure.
tuelles erreurs dès le départ. Les
Le gaz de fumée est aspiré par la
circuits imprimés défectueux peuvent
pompe de la sonde de gaz de fumée.
être réparés à moindre frais et réin-
Le thermocouple se trouvant dans la
tégrés dans le circuit de production.
pointe de la sonde de gaz de fumée
Après le montage du circuit imprimé et
sert à mesurer la température du gaz
des cellules de mesure du gaz dans le
de fumée. Le pot de condensation et
boîtier au format optimisé, le fonction-
le filtre intégré « sèchent » le gaz de
nement des appareils est contrôlé sur
fumée et retiennent les particules de
un banc de test assisté par ordina-
poussière et de suie. L’échantillon de
teur et les appareils sont étalonnés
gaz passe la pompe et est compressé
au moyen de gaz de contrôle. La
par un capillaire (rétrécissement du
certification selon la norme DIN ISO
parcours de gaz) vers une préchambre
9001 garantit une qualité constante,
amortissant les chocs de pression
complétée par un service après-vente
générés par la pompe à membrane. Le
compétent. Il s’agit de la seul façon
gaz à mesurer passe de la préchambre
de produire des appareils de mesure
aux capteurs de gaz, mesurant – en
répondant aux exigences des analyses
fonction des modèles – les concen-
de gaz de fumée.
trations en O2, CO, NO, NO2, et SO2.
Aucun gaz de fumée n’est aspiré pour
7.6 Conception
mesurer le tirage. Le gaz de fumée
Lors de la conception d’analyseurs de
accède directement de la sonde de
combustion portatifs, l’élaboration des
gaz de fumée au capteur de pres-
parcours de gaz revêt une importance
sion de l’analyseur en passant par un
toute particulière. D’éventuelles fuites
parcours de gaz propre. C’est là que le
pouvant fausser les résultats des
tirage est mesuré. La température de
mesures, les raccords des parcours
l’air de combustion est mesurée par
de gaz doivent être parfaitement
une sonde de température directement
étanches. Les points auxquels le
raccordée à l’appareil de mesure.
85
Annexes
8. Annexes
8.1 Formules de calcul
Pertes par les fumées : qA =
(TF - TA)
A2
(21 - O2)
+B
- XK
TF : température du gaz de fumée
TA : température de l’air de combustion
A2/B :facteurs spécifiques au combustible (cf. tableau)
21 : teneur en oxygène dans l’air
O2 : valeur O2 mesurée (arrondie au chiffre entier)
XK : coefficient indiquant les pertes par les fumées qA comme valeur minimale
lorsque le point de rosée n’est pas atteint. Requis pour les mesures sur les
installations à combustion. Lorsque la température n’est pas inférieure au
point de rosée, la valeur XK est égale à 0.
qA = f ×
(TF - TA)
CO2
Formule de Siegert pour le calcul des pertes par les fumées. Cette formule est utilisée lors les facteurs A2 et B spécifiques au combustible (cf. tableau) sont quasi nuls.
Tableau des facteurs spécifiques au combustible
Combustible A2B f
CO2max
Fioul
0.68 0.007–
15.4
Gaz naturel
0.65
0.009
–
11.9
Gaz liquide
0.63
0.008
–
13.9
Coke, bois
––0.74
20.0
Briquettes
––0.75
19.3
Lignite
––0.90
19.2
Houille
––0.60
18.5
Gaz de cokerie
0.6
0.011
–
–
Gaz de ville
0.63
0.011
–
11.6
Gaz étalon
–––13.0
86
Quantité d’air L :
L = λ x Lmin
L : quantité d’air effective
λ : coefficient d’air
Lmin:besoins théoriques en air
Concentration en dioxyde de carbone (CO2) :
CO2 =
CO2max × (21 - O2)
CO2max :valeur de CO2 maximale
spécifique au combustible
21
Coefficient d’air λ :
λ=
CO2max
CO2
= 1+
O2
21 - O2
CO2max :valeur de CO2 maximale
spécifique au combustible
CO2 :
valeur de CO2 calculée dans
le gaz de fumée
O2 :
valeur O2 mesurée (arrondie
au chiffre entier)
21 :
teneur en oxygène dans l’air
Concentration en monoxyde de carbone non dilué (COnon dilué) :
COnon dilué = COdilué x λ
CO :valeur de CO mesurée
λ : coefficient d’excès d’air
Rendement d’une installation η :
η = 100 - qA
qA : pertes par les fumées
87
Annexes
Limites de l’ordonnance sur les installations de chauffage
Puissance
calorifique du
combustible
50 – 350 kW
350 kW –
2 MW
> 2 MW –
5 MW
> 5 MW –
10 MW
> 10 MW.
Combustibles
solides
CO
NO
800
mg/m³
250
mg/m³
250
mg/m³
100
mg/m³
250
mg/m³
250
mg/m³
250
mg/m³
250
mg/m³
200
mg/m³
Poussière /
Bois
150
mg/m³
150
mg/m³
50
mg/m³
50
mg/m³
50
mg/m³
Combustibles liquides
CO
NO
SO2
Combustibles
gazeux
CO
NO
13 % O2 de référence
Fioul
EL
< 1 MW
> 1 MW.
50 kW –
50 MW
> 50 MW.
> 50 MW –
300 MW
> 300 MW.
50 kW – 2 MW
100
mg/m³
80
mg/m³
150
mg/m³
100
mg/m³
100
mg/m³
100
mg/m³
Indice
de suie 1
350
mg/m³
200
mg/m³
3 % O2
de référence
< 3 MW
> 3 MW
< 3 MW
> 3 MW
80
mg/m³
80
mg/m³
80
mg/m³
80
mg/m³
Gaz naturel
120
mg/m³
100
mg/m³
Gaz
liquide
160
mg/m³
130
mg/m³
3 % O2
de référence
Pertes par les fumées
A charge nominale, les installations de chauffage servant pour le chauffage de locaux ou la préparation d’eau chaude ne peuvent pas dépasser les pertes par les fumées suivantes en fonction du
type de carburant utilisé :
1. Installations de chauffage pour combustibles solides à chargement automatique 19 %
2. Installations de chauffage pour combustibles liquides ou gazeux
10 %
88
Limites des lois de protection de l’air autrichiennes
Combustibles solides
Art. 15a B-VG
< 50 kW
Art. 15a B-VG
> 50 kW
Vienne1)
CO
3500 mg/m³
manuel
1500 mg/m³
automatique
NO
qA
20 % manuel
19 % automatique
FAV
FAV
FAV
2000 mg/m³
2000 mg/m³
2000 mg/m³
2000 mg/m³
900 mg/m³
600 mg/m³
600 mg/m³
600 mg/m³
23 % 15 – 26 kW²)
20 % 15 – 26 kW
19 % 26 – 50 kW
18 % 50 – 120 kW
18 % 11 – 50 kW
18 % 50 – 120 kW
18 % > 120 kW
21 % 15 – 50 kW
NÖ³)
B5)
4000 ppm
< 50 kW
2000 ppm
50 – 150 kW
19 % > 50 kW
Stmk6)
OÖ
Salzbourg
Kärnten
Tyrol
Vorarlberg10)
2000 mg/m³
800 mg/m³
1500 mg/m³
≤ 50 kW
800 mg/m³
> 50 – 400 kW
1500 mg/m³
800 mg/m³
4000 mg/m³ 9)
800 mg/m³
< 400 kW
250 mg/m³
> 400 kW
1000 mg/m³
300 mg/m³
19 % 8 – 26 kW
17 % 26 – 50 kW
15 % 50 – 200 kW
19 %
300 mg/m³
19 %
500 mg/m³
19 % < 50 kW
19 % > 50 kW
21 % 26 – 50 kW
20 % 51 – 120 kW
19 % > 120 kW
19 %
19 %
20 %
1)
Nouvelles installations à partir due 01.06.2004 ; anciennes installations jusqu’au 31.12.2011 :
cf. loi autrichienne sur la protection de l’air
Fours indépendants
Installations avant le 23.07.1998 : cf. loi autrichienne sur la protection de l’air
Installations avant le 01.07.2000 : cf. loi autrichienne sur la protection de l’air
Installations jusqu’à 1996 et avec chargement manuel : cf. loi autrichienne sur la
protection de l’air
A partir du 01.03.1994
10) Chargement automatique
² )
³ )
5)
6)
9)
89
Limites des lois de protection de l’air autrichiennes
Combustibles liquides
Art. 15a B-VG
< 50 kW
Art. 15a B-VG
> 50 kW
Vienne1)
NÖ³)
B5)
CO
100 mg/m³
Indice de suie 1
NO
qA
10 %
FAV
FAV
FAV
100 mg/m³
100 mg/m³
100 mg/m³
100 mg/m³
150 ppm uv4)
150 ppm uv4)
150 ppm uv4)
500 ppm
400 mg/m³
150 mg/m³
150 mg/m³
150 mg/m³
fioul
fioul
fioul
fioul
EL
EL
EL
EL
10 % > 50 kW
500 ppm
Stmk6)
OÖ
Salzbourg
100 mg/m³
100 mg/m³
100 mg/m³
100 mg/m³
< 50 kW fioul EL
100 mg/m³
50 kW – 1 MW
100 mg/m³ < 50 kW
100 mg/m³ fioul EL
Kärnten
Tyrol
Vorarlberg10)
1)
300 ppm
100 mg/m³
17 % 15 – 26 kW²)
15 % 15 – 26 kW
14 % 26 – 50 kW
12 % 50 – 120 kW
12 % 11 – 50 kW
11 % 50 – 120 kW
10 % > 120 kW
100-(84+2logPn)
150 mg/m³ fioul EL
150 mg/m³ fioul EL
150 mg/m³ fioul EL
16 % 25 – 50 kW
14 % 50 – 120 kW
12 % > 120 kW
10 %
150 mg/m³
50 kW – 1 MW
10 %
150 mg/m³ fioul EL
10 %
10 %
16 % 26 – 50 kW
14 % 51 – 120 kW
12 % > 120 kW
ÖNORM
7510-1, -2 alt
10 %
Nouvelles installations à partir due 01.06.2004 ; anciennes installations jusqu’au 31.12.2011 :
cf. loi autrichienne sur la protection de l’air
Fours indépendants
Installations avant le 23.07.1998 : cf. loi autrichienne sur la protection de l’air
Non dilué = Excès d’air λ COx
Installations avant le 01.07.2000 : cf. loi autrichienne sur la protection de l’air
Installations jusqu’à 1996 et avec chargement manuel : cf. loi autrichienne sur la
protection de l’air
10) Chargement automatique
² )
³ )
4)
5)
6)
90
Limites des lois de protection de l’air autrichiennes
Combustibles gazeux
Art. 15a B-VG
< 50 kW
Art. 15a B-VG
> 50 kW
Vienne1)
NÖ³)
B5)
CO
100 mg/m³
NO
qA
10 %
FAV
FAV
FAV
80 mg/m³
80 mg/m³
80 mg/m³
80 mg/m³
150 ppm uv4)
150 ppm uv4)
150 ppm uv4)
500 ppm
300 mg/m³
120 mg/m³
120 mg/m³
120 mg/m³
15 % 15 – 26 kW²)
13 % 15 – 26 kW
12 % 26 – 50 kW
11 % 50 – 120 kW
12 % 11 – 50 kW
11 % 50 – 120 kW
10 % > 120 kW
100-(84+2logPn)
10 % > 50 kW
500 ppm
Stmk6)
80 mg/m³
80 mg/m³
80 mg/m³
120 mg/m³ 8)
120 mg/m³ 8)
120 mg/m³ 8)
16/14 %7) 25 – 50 kW
14/13 %7) 50 – 120 kW
12 % > 120 kW
OÖ
Salzbourg
100 mg/m³ < 50 kW
80 mg/m³
Kärnten
Tyrol
Vorarlberg10)
300 ppm
100 mg/m³
120 mg/m³
160 mg/m³ gaz liquide
10 %
10 %
16/14 %7) 26 – 50 kW
14/13 %7) 51 – 120 kW
12 % > 120 kW
ÖNORM
7510-1, -2 alt
10 %
1)
Nouvelles installations à partir due 01.06.2004 ; anciennes installations jusqu’au 31.12.2011 :
cf. loi autrichienne sur la protection de l’air
Fours indépendants
Installations avant le 23.07.1998 : cf. loi autrichienne sur la protection de l’air
Non dilué = Excès d’air λ COx
Installations avant le 01.07.2000 : cf. loi autrichienne sur la protection de l’air
Installations jusqu’à 1996 et avec chargement manuel : cf. loi autrichienne sur la
protection de l’air
7) Brûleurs atmosphériques
8) Gaz naturel ; gaz liquide : 160 mg/m³
10) Chargement automatique
² )
³ )
4)
5)
6)
91
Annexes
8.2 Présentation des appareils
Testo
pour le contrôle des données climatiques lors de la production d’énergie
et chez les artisans.
Techniques de mesure pour l’environnement, le climat et l’industrie
La recette du succès est simple : des
« Nous mesurons. » – Cette devise
collaborateurs extrêmement qualifiés
est aussi le slogan et la clé du succès
et motives et des investissements su-
de la société Testo AG, ayant son
périeurs à la moyenne dans l’avenir de
siège à Lenzkirch, au cœur de la
l’entreprise. Quelque 10 % du chiffre
Forêt Noire. Dans cette entreprise de
d’affaires annuel sont en effet investis
haute technologie située à proximité
par Testo AG dans la recherche et le
de Fribourg, tout tourne autour des
développement, ce qui confirme sa
techniques de mesure les plus nova-
position de leader du marché dans
trices. Qu’il s’agisse des nouveaux
le secteur des techniques de mesure
modèles de caméras thermiques, du
portatives et stationnaires.
système de surveillance testo Saveris
ou de l’analyseur de poussières fines
Testo sur site
d’un nouveau genre testo 380 : le
En République Fédérale d’Allemagne,
spécialiste des techniques de mesure
six centres de service assurent le suivi
se démarque toujours par un degré
des clients et prospects. 30 succur-
d’innovation élevé et une large gamme
sales, e.a., en Argentine, en Austra-
de produits. Les appareils de mesure
lie, en Belgique, au Brésil, en Chine,
de Testo aident les clients à gagner
en France, en Grande-Bretagne, à
du temps et à réaliser des économies
Hongkong, en Italie, au Japon, en
sur les matières premières, ils pro-
Corée, aux Pays-Bas, en Autriche, en
tègent l’environnement et la santé des
Pologne, en Suisse, en Espagne, en
personnes et augmentent la qualité
République Tchèque, en Turquie, en
des produits et services. Ces appareils
Hongrie et aux USA, ainsi que plus
high-tech sont, par exemple, utili-
de 80 représentants commerciaux as-
sés pour le stockage et le transport
surent également la vente et le service
de marchandises sensibles, comme
des appareils de mesure de précision
dans les secteurs pharmaceutique et
de Lenzkirch sur les cinq continents.
agroalimentaire, pour la production et
l’assurance qualité dans l’industrie ou
92
Des appareils de mesure d’une
Certificat ISO 9001
qualité éprouvée
Depuis octobre 1992, Testo dispose
Plus de 100 000 analyseurs de
du certificat de qualité ISO 9001, un
combustion de marque Testo sont
certificat reconfirmé en octobre 1997.
utilisés chez nos clients partout dans
Grâce à un système d’assurance
le monde. Des utilisateurs industriels,
qualité tourné vers le futur et appliqué
des artisans, mais aussi les autori-
avec logique, les clients reçoivent
tés font confiance aux analyseurs
toujours des produits d’une qualité
de combustion de Testo... et ils ont
constante. Ceux-ci sont évalués et
raison. Testo est également totalement
certifiés par une instance neutre et
confiant en la qualité de ses produits,
assermentée : la Germanische Lloyd.
ce qui se traduit par une garantie
Cette société contrôle régulièrement la
nettement plus longue que la garantie
mise en œuvre de la norme ISO 9001
légale.
par Testo.
La double page suivante vous pré-
Un service complet par des
sente les appareils de Testo utiles
équipes qualifiées
dans le secteur des techniques de
Même après la fin de la garantie, Testo
mesure pour le chauffage.
ne laisse pas « tomber ses clients ».
Un département de service internationale fournit une aide rapide à tous les
utilisateurs. En Allemagne, les activités
de service et de fourniture de pièces
de rechange fonctionnent 24 heures
sur 24 (avec des suppléments). Il va
de soi que les clients, à leur demande,
peuvent recevoir des appareils de
remplacement pendant les réparations,
contre paiement d’un petit forfait.
93
Annexes
Analyseur de combustion testo 330 LL
•Durée de vie longue des
•Ecran graphique couleurs,
capteurs
graphiques clairs et
jusqu’à 6 ans ; garantie : 4
symboles
ans
•Menus de mesure étendus
pour des analyses complètes •Interface USB
•Menu BImSchV,
•Fonction d’enregistrement
désactivation manuelle CO,
•°C, hPa, O2, détermination
valeur qA moyenne
du CO2, mesure du CO/CO2
ambiant, mesure du débit
de fuite, , ∆T, P, Eta, qA,
contrôle des canalisations
de gaz
Analyseur de combustion extrêmement efficace testo 320
•Ecran graphique couleurs
haute résolution
•Navigation aisée dans les
menus
•500 emplacements de
mémoire pour valeurs de
mesure
•Mesure de la combustion,
du tirage, de la pression
différentielle, du CO
ambiant, de la différence de
température et détection des
fuites de gaz
•Capteurs O2 et CO et sonde
de gaz de fumée avec sonde
de température
•Certifié TÜV selon EN 50379
(parties 1-3)
Analyseur de poussières fines testo 380
•Associé au testo 330-2 LL,
une solution complète
novatrice pour les
installations utilisant des
combustibles solides, du
fioul ou du gaz
•Contrôle TÜV illimité pour
les limites de niveaux 1/2 et
selon la VDI 4206, fiche 2
•Mesure parallèle des
poussières fines, de l’O2 et
du CO
94
•Représentation graphique de
toutes les valeurs de mesure
en temps réel
•Exploitation et entretien
particulièrement rentables
•Manipulation et transport
aisés
•La haute technologie au
format « Mallette » : mesure
de toutes les valeurs
importantes au moyen d’une
seule sonde
Analyseur de combustion portatif testo 350
•Max. 6 capteurs de gaz
(préétalonnés, remplacement
par l’utilisateur possible)
•Ecran graphique couleurs
(navigation spécifique à
l’application) et préréglages
utiles
•Elément de commande
amovible
•Extensions des étendues
de mesure avec facteurs de
dilution au choix
•Système de préparation du
gaz « Peltier » intégré
Manomètre et débitmètre de fuite testo 324
•Toutes les mesures des
canalisations de gaz et d’eau
avec un seul appareil
•Ecran graphique couleurs
haute résolution
•Navigation aisée dans les
menus
•Installation rapide et
utilisation simplifiée
•Mallette de transport avec
dispositif d’injection
•Pompe intégrée pour
une montée en pression
automatique jusqu’à
300 mbar
•Capteurs de haute précision
•Résultats de mesure
conforme au DVGW
•2 ans de garantie
Manomètre pour installateurs de gaz / d’eau testo 312-3
•Contrôle de charge
et d’étanchéité des
canalisations de gaz
•Contrôle de pression des
canalisations d’eau
•Etendues de mesure
commutables, résolution
optimale
•Alarme en cas de
dépassement des seuils
pré-enregistrés
•Ecran très lisible avec heure
95
Annexes
Moniteur pour monoxyde de carbone testo 317-3
•Avertissement en cas de
concentrations dangereuses
en CO dans l’air ambiant
•Sans phase de mise à zéro,
opérationnel de suite
•Seuils d’alarmes réglables
•Mise à zéro du CO sur le lieu
de mesure
•Alarmes visuelles et sonores
Détecteur de fuites de gaz électronique testo 316-2
•Sonde de mesure
flexible pour les endroits
difficilement accessibles
•Alarmes visuelles et sonores
avec affichage en bâtons
pour les concentrations
croissantes et dangereuses
•Indicateur pour les fuites
maximales
96
•Pompe intégrée
•Raccord pour écouteurs
pour une localisation
sûre des fuites dans les
environnements bruyants
•Grande autonomie grâce à
son accumulateur intégré
Notes
97
Annexes
Notes
98
Notes
99
100
PG-CHF_2982-8015-02/cw/I/07.2014
www.testo.ch
Sous réserve de modifications, même techniques.
">