La biomasse pour le chauffage central: la chaudière à granulés

Vous pouvez faire fonctionner le chauffage de votre maison en utilisant une chaudière à biomasse. Dans la plupart des cas, il s'agit d'une chaudière à granulés. Nous allons examiner de plus près le fonctionnement de ces dispositifs.

Un chaudière à granulés, c'est quoi?

Comment fonctionne une chaudière à granulés?

Le chauffage à la biomasse se fait à l'aide d'une chaudière. Une chaudière à granulés est un système de chauffage central qui fonctionne sur le même principe qu'une installation au gaz ou au mazout. Les granulés sont transportés du réservoir de stockage à la chambre de combustion de la chaudière. Dans cette chambre, de l'air chaud est soufflé sur les granulés, ce qui provoque la combustion. L'installation distribue ensuite la chaleur générée dans l'eau ou l'air aux éléments chauffants ou aux installations sanitaires.

Par rapport à une chaudière au mazout ou au gaz, une chaudière à granulés démarre beaucoup plus lentement. Avec une chaudière froide, selon le fabricant, il peut facilement s'écouler 5 à 20 minutes avant que la première chaleur ne soit transférée au système de chauffage. Ce retard peut être compensé par le système de contrôle. Le grand avantage est qu'une chaudière à granulés peut adapter sa puissance à la charge.

Avec ou sans ballon de stockage?

Une chaudière à granulés peut être installée avec ou sans ballon de stockage. Un ballon de stockage est un récipient dans lequel l'eau est chauffée par la chaudière et peut ensuite être renvoyée vers le chauffage central ou les conduites sanitaires. Grâce à la capacité des chaudières à granulés à ajuster la puissance, un ballon de stockage n'est pas strictement nécessaire, bien qu'il soit recommandé par certains pour réduire les démarrages et arrêts ainsi que la consommation d'eau. Un ballon de stockage sert également de turbo en cas de pic de demande temporaire. 

Quand opter pour un ballon de stockage?

Si vous avez une capacité limitée (par exemple, dans les maisons à faible consommation d'énergie ou les maisons passives), ce genre de réservoir est une bonne option. En installant un ballon de stockage, le confort sanitaire est garanti. Dans ces maisons, le soleil peut également être utilisé pour le chauffage. Si vous avez des panneaux solaires, un réservoir n'est pas non plus une mauvaise idée: plus vous pouvez extraire d'énergie des panneaux, ce qui est mieux au final.

En cas d'utilisation d'un chauffage par le sol, un ballon de stockage est également utile. Il assure toujours un parfait équilibre hydraulique dans l'installation. Avec une puissance de chaudière limitée. 

La puissance
Lors du choix d’une chaudière biomasse (ou de toute autre chaudière de chauffage central), il est important de tenir compte de la puissance nécessaire (exprimée en kW). Une puissance trop élevée entraîne un gaspillage d’argent, tandis qu’une puissance trop faible, qui doit constamment fonctionner à plein régime, finira par poser des problèmes. La puissance exacte dont vous avez besoin dépend principalement de la surface et du volume de votre habitation, ainsi que de la qualité de son isolation. Pour déterminer cela correctement, il est vivement recommandé de faire appel à un professionnel.

Conduit d'évacuation des gaz ou condensation?

Les gaz de combustion sont évacués par un conduit de toit dans la cheminée. Cependant, il existe aussi des chaudières à granulés à condensation où la chaleur résiduelle est récupérée des gaz de combustion. La vapeur d'eau est refroidie et du condensat se forme. Dans le processus de condensation, la chaleur est libérée et transférée au système de chauffage. La perte de chaleur est ainsi réduite au strict minimum, ce qui augmente l'efficacité de l'installation.

Filtres à particules

L'émission de particules est souvent citée comme un point négatif de la combustion des granulés. Les filtres à particules devraient réduire ces émissions au strict minimum. Cependant, ils sont chers et ne sont pas sans entretien. Cependant, il existe des chaudières qui, grâce à une nouvelle technologie de combustion modifiée, rendent l'utilisation de filtres inutile. L'alimentation en air spécial, associée à la conception particulière de la chambre de combustion, permet de faire disparaître presque complètement la flamme, ce qui réduit considérablement les émissions de particules.

Rendement d'une chaudière à granulés

Le rendement ou le rendement à charge partielle d'une chaudière se réfère au pourcentage de la chaleur produite qui est repris dans le chauffage de l'habitation. Afin d'obtenir le meilleur rendement possible, les pertes de chaleur doivent être aussi faibles que possible. Ces pertes de chaleur peuvent être dues à la chaleur émise par les gaz de combustion dans la cheminée, à une combustion incomplète des granulés ou à la chaleur perdue par l'enveloppe de la chaudière.

Les chaudières biomasse ont un rendement d’environ 90 à 96%,. Elles constituent donc un bon moyen de chauffer votre habitation de manière écologique.

Le rendement d’une chaudière à pellets dépend de la commande et de la combustion

Commande

L'efficacité d'une chaudière à granulés dépend du système de commande. Cela permet de s'assurer que l'énergie produite parvient au consommateur au bon moment et avec les bons documents. Les systèmes de commande modernes sont compatibles avec la domotique, les connexions IP et la téléphonie mobile. Aujourd'hui, le système de commande est connecté à divers capteurs: 

• le capteur extérieur (mesure la température extérieure);
• le capteur intérieur (mesure la température intérieure);
• les sondes du circuit (enregistrent la température de départ de l'eau pour influencer la température en ajoutant de l'eau de retour).

Sur base des données de ces capteurs, on calcule la puissance nécessaire et on détermine la température à laquelle le régime de chauffage doit être amené. 

Combustion

Le deuxième élément crucial pour l'efficacité du système est la combustion. Cela dépend en partie du type de combustion. La plupart des chaudières à granulés fonctionnent avec une vis sans fin, les granulés glissant dans le creuset  par le haut. Toutefois, ce phénomène est moins fréquent avec les chaudières à granulés, car les granulés qui tombent perturbent la flamme et réduisent le rendement. 

C'est pourquoi nous utilisons un brûleur spécial pour les chaudières. Les granulés sont transportés juste en dessous du plateau du brûleur, où ils s'accumulent et s'embrasent comme une torche. Pendant la combustion, les granulés sont poussés de manière à tomber du plateau du brûleur et, à l'aide d'un bras supplémentaire, ils finissent dans le cendrier après avoir été réduits en cendres. Tout cela, bien sûr, se fait avec une protection incendie intégrée. La combustion est plus douce car la flamme n'est jamais perturbée.

Diverses mesures dans la chaudière viennent s'y ajouter:

• la sonde de température des gaz de combustion (mesure la température des gaz de combustion);
• la sonde de température de la flamme (mesure la température de la flamme);
• la sonde lambda (mesure l'excès d'oxygène des gaz de fumée et en déduit s'il faut adapter le niveau de combustible et d'oxygène).

Les sondes aident, entre autres, à coordonner l'alimentation en granulés et en air.

La recharge en granulés: manuelle ou automatique?

La recharge en granulés s’effectue manuellement, même s’il existe aujourd’hui aussi des modèles sur le marché dont la chaudière est remplie automatiquement depuis le lieu de stockage. L’avantage évident d’un système de stockage automatique, c’est que cela vous évite bien du travail. L’inconvénient, c’est qu’il faut débourser beaucoup, également pour son installation.

Cependant, la facilité d'utilisation et la grande autonomie font que l'on choisit souvent une chaudière à granulés automatisée, où les granulés sont soufflés en vrac depuis un réservoir de stockage. Un avantage supplémentaire pour les maisons qui passent d'une chaudière à combustible à une chaudière à granulés est que l'espace est souvent suffisant pour accueillir un silo à granulés. 

Stockage

Les fabricants de systèmes de stockage ont également un système adapté à chaque forme et emplacement. Le système classique est une pyramide inversée avec un moteur. Sa taille dépend bien sûr de la demande de chaleur et de l'espace dont vous disposez, mais elle ne dépasse normalement pas 2,5 x 2,5 x 2,5 m.

Pour exploiter encore mieux le même espace, il existe sur le marché des silos dotés d'un élément de fond élastique avec des ressorts. Lorsque le silo est complètement rempli, la suspension inférieure s'abaisse au niveau du sol. Ensuite, les ressorts tirent progressivement le fond vers le haut jusqu'à ce que, finalement, il reste un plan incliné à 4 côtés et que le silo soit entièrement vidé. 

Transport

Dans l'étape suivante, les granulés doivent être automatiquement transportés vers la chaudière pour y être brûlés. Aujourd'hui, cela se fait généralement au moyen de systèmes d'aspiration par le vide. Ceux-ci ont l'avantage de pouvoir franchir des distances allant jusqu'à 20 m et plus, alors que dans le cas d'une alimentation par vis - autre possibilité - l'installation de stockage doit se trouver juste à côté de la chaudière. Le système à vide transporte également les granulés une à plusieurs fois par jour, en fonction de la demande de chaleur. Une vis d'alimentation effectue cette opération en continu.

D’autres éléments de biomasse, comme des bûches de bois, ne sont rechargés que manuellement.

Entretien d'une chaudière à granulés

Une chaudière à pellets, comme toute autre installation de chauffage, nécessite un entretien régulier afin de continuer à fonctionner en toute sécurité et de manière efficace. De plus, la loi impose de faire entretenir la chaudière au moins une fois par an par un technicien agréé. Lors de cette intervention, la chambre de combustion, le brasier et le conduit de fumée sont notamment nettoyés en profondeur. Cela permet d’éviter l’accumulation de saletés ou de suie, qui pourrait nuire au bon fonctionnement de la chaudière et même provoquer des situations dangereuses.

Formation de cendres

La combustion des granulés de bois génère des cendres qui, au fil du temps, peuvent s’accumuler dans la chaudière et sur l’échangeur de chaleur. Cette fine couche de cendres peut sembler anodine, mais elle peut réduire sensiblement le rendement de la chaudière. C’est pourquoi il est essentiel de nettoyer régulièrement ces composants.

Sur certains modèles, il faut nettoyer manuellement l’échangeur de chaleur, ce qui revient souvent à vider le bac à cendres et à brosser certaines pièces. D’autres systèmes disposent d’une fonction de nettoyage automatique qui nettoie périodiquement l’échangeur en fonction des heures de fonctionnement ou selon un calendrier fixe.

Une chaudière à pellets bien entretenue a non seulement une durée de vie plus longue, mais elle consomme aussi moins de granulés et assure des performances plus stables. Il est donc vivement recommandé de respecter scrupuleusement l’entretien annuel et d’effectuer en plus de petites vérifications régulières, comme contrôler le bac à cendres ou remplir le silo à granulés.

Pilotage de la chaudière à pellets

Alors qu’autrefois un simple thermostat classique était le seul régulateur, il existe aujourd’hui de nombreuses possibilités pour connecter la chaudière à des thermostats intelligents ou à des systèmes domotiques. La chaudière peut ainsi réagir à des programmations horaires, des détecteurs de présence ou des régulations dépendantes de la météo. La chaleur n’est alors produite qu’en cas de besoin réel, ce qui améliore non seulement le confort mais réduit aussi la consommation énergétique et les coûts liés aux granulés.

Il existe également des chaudières à pellets équipées d’un module Internet ou d’une commande évolutive. Cela permet, via une application, de piloter la chaudière à distance, de recevoir des messages d’alerte en cas de panne ou de surveiller la consommation. Associée à d’autres dispositifs intelligents de la maison, comme des vannes thermostatiques connectées ou des systèmes de régulation par zones, la distribution de chaleur peut être encore plus finement adaptée aux différentes pièces.

Autres chaudières biomasse

Outre les chaudières à pellets, il existe d’autres systèmes de chauffage central à biomasse adaptés aux habitations individuelles. Ces alternatives peuvent également produire de l’eau chaude sanitaire.

Chaudières à gazéification du bois (chaudières à bûches)

Elles fonctionnent avec des bûches traditionnelles, mais selon un principe de combustion où le bois est d’abord gazéifié. Le gaz de bois ainsi produit est ensuite brûlé dans une seconde chambre de combustion à haute température. Ce système atteint un rendement bien plus élevé que les poêles traditionnels et assure une combustion plus propre. Il nécessite toutefois un espace de stockage important pour les bûches et généralement un ballon tampon pour stocker la chaleur.

Chaudières à copeaux (copeaux, granulés, briquettes, miscanthus)

Les copeaux de bois représentent une alternative moins coûteuse que les granulés. Ils sont généralement livrés en vrac et stockés dans un local ou un silo. La chaudière les alimente automatiquement et peut fournir de grandes puissances. Pour les particuliers, cette solution est surtout intéressante pour les grandes maisons ou les habitations à forte demande de chaleur, car l’investissement et l’espace de stockage nécessaires sont conséquents.

Systèmes hybrides avec chaudière biomasse

Il est aussi possible de combiner une installation biomasse avec un autre système de chauffage, comme un chauffe-eau solaire ou une pompe à chaleur. La chaudière biomasse (granulés, bois ou copeaux) sert alors principalement de base ou de renfort, tandis que les autres systèmes apportent davantage d’efficacité ou de durabilité.

Poêles traditionnels raccordés au chauffage central

Bien que moins courants, il existe aussi des poêles à bois ou à granulés qui peuvent être raccordés à l’installation de chauffage central via un échangeur de chaleur. Le poêle chauffe ainsi non seulement la pièce où il est installé, mais fournit également de la chaleur aux radiateurs ou au chauffage par le sol dans le reste de la maison.

Source: Sanilec