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Rendement énergétique
Conseils pour économiser de l'énergie sur les chaudières vapeur
Éléments essentiels pour réduire la consommation des chaudières
Lorsque l’on chercher à faire des économies d’énergie, les deux premiers points à vérifier sont 1) le rendement nominal de la chaudière et 2) l'efficacité de sa gestion.
Il faut prendre soin de choisir une chaudière ayant comme caractéristique technique un haut rendement. Cependant, même une chaudière à haut rendement ne permettra pas de réaliser des économies d'énergie si elle n’est pas utilisée de manière optimale. Voici les optimisations possibles :
- Utiliser plusieurs chaudières de petite capacité plutôt qu’une seule de grande capacité, et ajuster le nombre de chaudières en marche simultanément en fonction de la charge.
- Gérer précisément le temps fonctionnement de la chaudière en fonction de la demande de vapeur.
Quel est le rendement de vos chaudières ?
Tout d’abord, vérifions le rendement nominal. Vous pouvez trouver ses renseignements dans le catalogue ou les fiches techniques du fabricant. Cependant, il faut garder à l’esprit que ce sont des valeurs obtenues dans des conditions idéales. L’écart peut parfois être important quand on compare avec un rendement en conditions réelles. Pour tendre vers plus d’économie d’énergie, il est nécessaire de calculer les performances globales de l’installation.
On calcule le rapport entre la quantité délivrée et la quantité d’énergie fournie. Voici la formule :
| Rendement de la chaudière (η) ＝ | Quantité d’énergie utile (1) | ×100 |
| Quantité d’énergie introduite (2) |
(1) Quantité d’énergie utile [kJ] = masse de vapeur produite [kg] x (enthalpie spécifique de la vapeur - enthalpie spécifique de l'eau d'alimentation) [kJ/kg]
(2) Quantité d’énergie introduite [kJ] = Quantité de combustible utilisée [kg] x Pouvoir calorifique du combustible[kJ/kg]
Si l’on explicite le calcul :
| Rendement de la chaudière (η)＝ | mvapeur × (H - h) | ×100 |
| mcombustible × PCI |
mvapeur = masse de vapeur produite [kg]
H = Enthalpie spécifique de la vapeur [kJ/kg]
h = Enthalpie spécifique de l'eau d'alimentation [kJ/kg]
mcombustible = Quantité de combustible consommé [kg]
PCI = pouvoir calorifique inférieur du combustible [kJ/kg]
La « masse de vapeur produite » est la masse nette de vapeur produite par la chaudière. Pour trouver cette valeur, on peut mesurer le débit massique de vapeur à la sortie de la chaudière ou calculer volume de l'eau d'alimentation moins le volume d’eau purgé. Pour déterminer précisément le rendement de la chaudière, il faut mesurer chaque heure la quantité de vapeur produite (que ce soit lors de pics de charge ou en période creuse).
En comparant le rendement horaire au rendement journalier moyen, on peut étudier l'influence de la charge sur le rendement de la chaudière. Si l’on remarque d'importantes fluctuations de l'efficacité de la chaudière durant la journée, il serait profitable de mettre en œuvre des mesures pour atténuer ces fluctuations, par exemple en apportant des changements dans la planification de la production. De la même façon, il parait utile de comparer les variations de charge en été et en hiver par rapport à la charge annuelle moyenne.
Conseils pour économiser de l'énergie sur les chaudières vapeur
Pour optimiser le fonctionnement de vos chaudières, TLV vous propose les mesures suivantes :
- Fixer un pourcentage maximal standard d'excès d'air de combustion.
- Fixer des critères de qualité et de viscosité du combustible pour améliorer l'efficacité de la combustion.
- Mesurer et consigner régulièrement la consommation de combustible, la température des gaz d'échappement, la teneur en oxygène résiduel, la pression de la chaudière, le débit de vapeur et les niveaux de purge.
- Établir des règles sur le contenu et la fréquence des entretiens et contrôles de la chaudière. Tenir un registre des contrôles et entretiens.
- Examiner régulièrement la qualité de l'eau d'alimentation et s'assurer qu'elle est conforme aux normes du secteur.
Un pourcentage élevé d'excès d'air de combustion entraîne un volume élevé de gaz d'échappement. TLV recommande de maintenir le pourcentage d'excès d'air de combustion autour de 10-30 % (110-130 % de la quantité stœchiométrique d’air). De plus, la qualité de l'eau d'alimentation a une influence primordiale sur l'efficacité de la chaudière. Il est nécessaire de traiter l’eau pour éviter le primage et des purges trop importantes. Les contrôles doivent être effectués en se référant aux niveaux maximaux recommandés de différents éléments chimiques des normes de qualité de l'eau d'alimentation.
Il existe des cas où certains équipements associés à la chaudière provoquent des pertes d'énergie. Par exemple, certaines grandes chaudières sont équipées d'un dégazeur qui pulvérise de la vapeur sur l'eau d'alimentation de la chaudière. Souvent, les dégazeurs pulvérisent plus de vapeur sur l'eau d'alimentation que nécessaire, ce qui entraîne des pertes d'énergie.
La liste ci-dessous résume les mesures à prendre pour améliorer l'efficacité des chaudières et les économies d'énergie que l'on peut en attendre. Notez que ces valeurs représentent des économies potentielles dans une installation standard et que les économies réelles varieront selon le type de combustible.
L'augmentation de la température de l'eau d'alimentation et l'optimisation du pourcentage d'excès d'air de combustion permettent des économies d'énergie conséquentes. La chaudière est le lieu de consommation du combustible et le point de départ de la vapeur. Il est donc essentiel de l’optimiser au maximum.