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2/10/2014 - Page 1
Remplacement des chaudières dans
les immeubles d’appartements
Xavier Kuborn
7 octobre 2014
Avec le support de la guidance technologique ‘éco-construction et développement durable’ de la Région de Bruxelles-Capitale subsidiée par l’Institut Bruxellois pour la Recherche et l’Innovation (InnovIRIS)
2
Le nœud du problème : le fonctionnement des
chaudières
Analyse de la situation : anciens immeubles
d’appartements
L’évolution des chaudières
Les conduits de fumée
Les solutions pour le remplacement des
chaudières
3
Le local d’installation et le conduit de fumée doivent être adaptés à la chaudière
La chaudière produit de la fumée
La chaudière utilise de l’air comburant
Le local doit être ventilé
NBN B 61-002
4
Le conduit de fumée est-il compatible ? Le tirage est-il suffisant ?
Comment assurer l’amenée d’air comburant ?
La ventilation est-elle suffisante ?
Le local d’installation et le conduit de fumée sont-ils adaptés à la nouvelle chaudière ?
5
Un défaut d’air comburant et une mauvaise évacuation de la fumée
peuvent dégrader la qualité de la combustion et provoquer des
intoxications au CO.
Les conséquences d’un mauvais fonctionnement peuvent être graves
6
Une ventilation trop faible ne permet pas d’évacuer l’humidité et les
odeurs. Le climat intérieur peut se dégrader, avec apparition de
condensation et prolifération de moisissures.
Les conséquences d’un mauvais fonctionnement peuvent être graves
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Le nœud du problème : le fonctionnement des
chaudières
Analyse de la situation : anciens immeubles
d’appartements
L’évolution des chaudières
Les conduits de fumée
Les solutions pour le remplacement des
chaudières
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Immeubles en ville alimentés en gaz naturel
Chaudières atmosphériques (type B)
Raccordées à une cheminée, généralement en tirage naturel
Coupe tirage (+ sécurité anti-refoulement)
Analyse de la situation
11
Analyse de la situation
Inspection préalable des conduits pour :
• vérifier leur état
• connaitre leur configuration (coudes,…)
• vérifier la correspondance appartement/débouché
• vérifier le type d’appareil raccordé (surprises !)
1 ?
2 ?
Fumée ? Ventilation ?
12
1) Vérifier la compatibilité de la chaudière avec le local
2) Déterminer les caractéristiques du conduit et des raccordements
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Le nœud du problème : le fonctionnement des
chaudières
Analyse de la situation : anciens immeubles
d’appartements
L’évolution des chaudières
Les conduits de fumée
Les solutions pour le remplacement des
chaudières
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Les appareils récents sont plus performants et plus sûrs
Les nouvelles chaudières à condensation sont plus performantes et
moins polluantes. En 30 ans, 30%↗ pour le rendement et 70%↘ pour
les polluants
Les nouvelles chaudières sont étanches (prise d’air extérieure). Le risque
de refoulement et d’intoxication au monoxyde de carbone est limité
Les chaudières sont raccordées à des conduits d’évacuation spécifiques
15
Une chaudière à condensation est toujours plus performante (qu’une autre chaudière)
Des échangeurs de chaleur résistants à la corrosion permettent le
refroidissement de la fumée jusqu’à condensation de la vapeur d’eau
17
Les chaudières à condensation sont récentes
Les premiers modèles sont apparus au milieu des année 1980.
Les ventes ont décollées vers la fin des années 1990.
Il existe toujours un marché pour les chaudières sans condensation pour
des raisons économiques (et techniques)
18
Le remplacement d’un appareil doit être envisagé tôt ou tard
Les chaudières à gaz ont une durée de vie comprise entre 15 et 20 ans
Dans un immeuble de 1960, les chaudières ont déjà été remplacées
La remplacement est effectué en fin de vie ou lorsqu’une évolution
technique le justifie
19
Non-étanche, rendement <80%
En résumé : les anciennes chaudières atmosphériques sont dépassées
ON/OFF ou faible modulation
Flux permanent, même hors service risque de refoulement
Tirage naturel, non résistant à la condensation
250°C dépression
Air prélevé dans le local d’installation
20
Etanche, rendement jusqu’à 107%
En résumé : les chaudières étanches à condensation sont bien plus performantes…
Large plage de modulation : 30-100%
<70°C Dépression ou surpression
Air comburant prélevé à l’extérieur
21
1) Vérifier la compatibilité de la chaudière avec le local
2) Déterminer les caractéristiques du conduit et des raccordements
3) Opter, si possible, pour une chaudière à condensation
22
…mais leur raccordement nécessite la rénovation du conduit de fumée maçonné
La diminution de la température de la fumée (250°C 30-70°C) réduit
le tirage thermique et augmente le risque de condensation.
La réduction du tirage peut être compensée mécaniquement. Le conduit
doit être étanche pour limiter les fuites (surpression) ou infiltrations
(dépression)
La condensation nécessite l’utilisation de matériaux adaptés et un
dispositif d’évacuation des condensats.
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Le nœud du problème : le fonctionnement des
chaudières
Analyse de la situation : anciens immeubles
d’appartements
L’évolution des chaudières
Les conduits de fumée
Les solutions pour le remplacement des
chaudières
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Les anciens conduits maçonnés sont mal adaptés aux appareils modernes
Ils sont conçus pour le tirage naturel (faible dépression) et les
températures de fumée élevées
Ils ne sont pas étanches :
• fuites en cas de surpression
• infiltrations en cas de dépression
Ils sont incompatibles avec la condensation
Source : ARGB
25
Les anciens conduits maçonnés sont mal adaptés aux appareils modernes
Ils doivent généralement être abandonnés ou tubés
Tubage : rigide, flexible, thermo-durcissant
En fonction du conduit maçonné existant (longueur, dévoiements,…)
…et du budget
Source : Poujoulat Source : Ecothermia
26
Le tubage doit être stabilisé dans l’ancien conduit maçonné
Le tubage est maintenu mécaniquement par des
accessoires de soutien, des espaceurs,…
Le tubage doit être stable pour éviter les contacts avec la
trémie, les contacts entre conduits, les contre-pentes,…
Source : Muelink
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L’ancien conduit maçonné joue le rôle de gaine technique/trémie
La trémie doit être propre, sèche, éventuellement ventilée et ne peut
contenir d’autres éléments : descentes d’eau, conduites de gaz, câbles
électriques,… (NBN B 61-002)
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Les conduits de fumée doivent être adaptés aux caractéristiques des chaudières
Leur diamètre est calculé selon la puissance de chauffe
Un marquage permet de connaître leur domaine d’utilisation
EN13063-2 T200 P1 W 1 G50
Résistant aux condensats
Adapté pour la surpression
Conduit Inox
Tmax de service Résiste au feu de cheminée, doit être placé à 50mm d’un matériau combustible
Convient pour le gaz
29
1) Vérifier la compatibilité de la chaudière avec le local
2) Déterminer les caractéristiques du conduit et des raccordements
3) Opter, si possible, pour une chaudière à condensation
4) Rénover le conduit pour qu’il soit compatible avec la chaudière
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Le nœud du problème : le fonctionnement des
chaudières
Analyse de la situation : anciens immeubles
d’appartements
L’évolution des chaudières
Les conduits de fumée
Les solutions pour le remplacement des
chaudières
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Hauteur, nombre de façades, proximité d’autres bâtiments,…
Position de l’espace d’installation par rapport aux façades
Les possibilités de rénovation dépendent du type d’immeuble
32
Concerne d’avantage les bâtiments peu élevés : difficulté technique ↘
Propriétaire unique : prise de décision plus rapide
Pas d’interaction entre appareils : choix technique plus simple
Remplacement d’appareils raccordés sur des cheminées individuelles maçonnées
33
Choix de la solution selon la place disponible et le tracé du conduit
C5
C9
C3 concentrique, dissocié
Possibilité de ventilation de l’appartement et amenée d’air comburant
via l’espace entre le conduit et la gaine maçonnée
Remplacement d’appareils raccordés sur des cheminées individuelles maçonnées
34
Pour assurer l’amenée d’air comburant, la section libre doit être au
moins 1,5 x plus grande que la section utile d’évacuation de la fumée
(Syllabus Cerga)
Remplacement d’appareils raccordés sur des cheminées individuelles maçonnées
35
La mise en œuvre du remplacement d’un appareil ne peut endommager
le conduit de fumée d’un autre appareil ou perturber son bon
fonctionnement
Remplacement d’appareils raccordés sur des cheminées individuelles maçonnées
36
Remplacement d’appareils raccordés sur des cheminées collectives maçonnées
Concerne d’avantage les grands immeubles : difficulté technique ↗
Beaucoup d’appareils raccordés et risque d’interaction : choix technique
délicat
Nombreux propriétaires
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Remplacement d’appareils raccordés sur des cheminées collectives maçonnées
Le tubage concerne tous les appareils raccordés simultanément
Tubage réduction de la section disponible « non tubée »
Tubage impossible de garantir le tirage des appareils « non tubés »
Problème technique et socio-économique
Section “non-tubée”
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Remplacement d’appareils raccordés sur des cheminées collectives maçonnées
Socio-économique :
Parfois plus de 100 appartements/immeuble
Revenus modestes
Certains appareils sont neufs (conformes ou non !)
Technique :
Conduit shunt de plus de 50m avec dévoiements
Jusqu’à 12 appareils par conduit (parfois d’avantage !)
39
Principe général de prévention incendie
Les traversées d’éléments de construction (parois, murs, planchers)
résistants au feu ne peuvent affaiblir la résistance au feu de l’élément de
construction.
Exigence réglementaire pour les bâtiments neufs (après A.R. 1994)
Règle de bonne pratique pour les bâtiments antérieurs
La trémie constitue potentiellement une paroi résistante au feu !
40
Mise en œuvre de la traversée pour des appareils étanches (type C)
Pas d’exigence
Rigide et incombustible
Laine de roche
Rigide et incombustibleØ≤125mm
41
Mise en œuvre de la traversée pour des appareils étanches (type C)
Pas d’exigence
Rigide et incombustible
Laine de roche
Rigide et incombustible Ø≤80mm
≥40mm
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Classe de résistance au feu de la traversée
Exigence E30 :
Paroi de la gaine technique EI60
Paroi extérieur des conduits incombustible inox, alu,…
Exigence E60 :
Paroi de la gaine technique EI120
Paroi extérieur des conduits incombustible + Tfusion > 727°C inox,…
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Importance du resserrage à la laine de roche
Resserrage sur toute la longueur de la traversée
Laine de roche bien comprimée
Øpercement = Øconduit + (20-50mm)
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Un tubage par appareil dans la trémie
Chaudière sans coupe-tirage : le débit de fumée à évacuer ↘
Fumée en surpression : le débit de fumée ↗ pour même diamètre
Exemple :
Appareil Tirage (Pa) Diamètre (mm)
B11 -3 130
C5 +250 60
45
Placer des conduits de 60mm dans un ancien shunt de 200x200mm
En théorie 9, en pratique 4 ?
Pour un même tirage, le diamètre du conduit ↗ si sa longueur ↗
46
C5
C9
C3 concentrique, dissocié
Possibilité de ventilation de l’appartement et amenée
d’air comburant via l’espace entre le conduit et la trémie
Placer des conduits de 60mm dans un ancien shunt de 200x200mm
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Interaction et recirculation entre débouchés en toiture
Une distance minimale doit être respectée entre un débouché de
conduit de fumée et une ouverture d’amenée d’air
Facteur de dilution (NBN B 61-002) :
P = 20kW
h = 0,1m
L > 5,5m !
48
Interaction et recirculation entre débouchés en toiture
L > 5,5m
Soit uniquement des débouchés de fumée
Soit des dispositifs spécifiques pour plusieurs conduits
Source : Muelink
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L’ensemble des appareils est raccordé à un nouveau conduit collectif
Le nouveau conduit est situé :
• dans l’ancien conduit maçonné
• dans une nouvelle trémie
• en façade
« possibilité » d’utiliser simultanément
l’ancien et le nouveau conduit pour étager les
remplacements
remplacement simultané
50
L’ensemble des appareils est raccordé à un nouveau conduit collectif
Appareils de type C4
Variantes selon le raccordement
concentrique ou dissocié (CLV, 3CE)
51
L’ensemble des appareils est raccordé à un nouveau conduit collectif
Appareils de type C8
Le diamètre du conduit placé en
trémie est plus petit
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Appareils de type C1
Raccordement direct en façade
Conduits concentriques ou dissociés
Autre possibilité : ventouse
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Accessibilité pour placement ?
Règlements d’urbanisme ?
Facteur de dilution (p/r amenée d’air, fenêtres) ?
Endommagement des façades par la fumée ?
Autre possibilité : ventouse
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Installation d’un ventilateur d’extraction au sommet du conduit
Solution de la « dernière chance » :
• Pour sécuriser un conduit avec un tirage défaillant
• Pas d’appareils à condensation (au mieux à haut rendement)
• Perte thermique par ventilation (fonctionnement continu du ventilateur)
Autre possibilité : ventilateur d’extraction
55
Problème d’équilibrage des débits :
• diaphragme sur chaque conduit de raccordement
• Dépression importante et infiltration dans le conduit + déséquilibre
Dispositif obligatoire de sécurité collectif
Autre possibilité : ventilateur d’extraction
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Autre possibilité : production centralisée
Chaufferie généralement située en toiture (en rénovation)
évacuation de la fumée simplifiée
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Unité satellite en remplacement d’une chaudière.
Par exemple : logotherm, collindi, SATK
Autre possibilité : production centralisée
58
Passage du chauffage individuel vers collectif : quelques points d’attention
Colonne d’eau et pression statique
Thermosiphon et dimensionnement du circulateur
Dimensionnement des vases d’expansion (automatique)
Ancienne cheminée = gaine technique ? Impossible si les
chaudières individuelles restent opérationnelles durant les
travaux
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Existe-t-il des solutions alternatives aux chaudières à gaz ?
Les chaudières à gaz présentent de nombreux avantages :
fiables, bon marché, puissance toujours disponible,…
D’autres systèmes sont potentiellement plus performants et
plus écologique : géothermie, pompe à chaleur, cogénération,
solaire,…
Ils sont actuellement plus chers et plus complexes à mettre
en œuvre