Mesurer le rendement de combustion

Sommaire

Expression du rendement de combustion

En pratique, on exprime souvent le rendement de combustion par la formule de Siegert :

η_comb= 100 – f x (T_fumées– T_amb) / %CO₂

où :

T_fumées= la température des fumées à la sortie de la chaudière [°C]
T_amb= température ambiante de la chaufferie [°C]
%CO₂= la teneur en CO₂ des fumées [%]
f = facteur dépendant principalement du type de combustible (mazout : f = .. 0,57 ..; gaz naturel : f = .. 0,47 ..)

On relève les trois éléments clés de cette formule qui doivent être mesurés :

La température des fumées.
La température ambiante de la chaufferie, qui correspond à la température de l’air aspiré par le brûleur. La différence de température entre l’air de la chaufferie et les fumées symbolise la chaleur perdue dans la cheminée.
Le pourcentage de CO₂. Le pourcentage de CO₂ contenu dans les fumées se calcule à partir de la mesure de la quantité d’oxygène encore présente dans celles-ci , par la formule :

%CO₂ = %CO_2maxx (21 – %O₂) / 21

où :

%O₂= la teneur en oxygène mesurée dans les fumées [%].
%CO_2max= la teneur en CO₂ des fumées si la combustion était idéale (pour le fuel : 15,2 % et pour le gaz : 11,9 %).

Évaluer

Interpréter une mesure de rendement de combustion.

Mesure manuelle

Anciennement, le rendement de combustion était calculé au moyen un coffret de contrôle de combustion.

Celui-ci comprend :

Un mesureur de CO₂. Une certaine quantité de fumées est aspirée à la sortie de la chaudière (par un trou dans la buse de raccordement). Les fumées sont mélangées à un réactif qui peut absorber une certaine quantité de CO₂. L’absorption du CO₂ crée un vide dans l’appareil de mesure qui déplace le liquide de la colonne centrale, le long d’une échelle graduée.

Orifice dans la buse de raccordement à la cheminée pour la mesure du rendement de combustion.

Un thermomètre gradué à bimétal à introduire dans la buse de raccordement à la cheminée.
Un opacimètre. Il s’agit d’une pompe qui permet d’aspirer les fumées au travers d’un papier filtre. Le noircissement du papier filtre est comparé à une échelle de référence.
Un déprimomètre.

Pompe permettant d’aspirer la fumée au travers d’un papier filtre.

La mesure manuelle du rendement de combustion n’est pas complexe. Les étapes successives sont cependant relativement longues et demandent une certaine rigueur dans la mesure. Par exemple, le thermomètre doit aboutir au centre du conduit de raccordement et sa position doit être ajustée pour se situer au point le plus chaud. De plus le temps de réponse d’un thermomètre bimétal est long. Il faut donc attendre au minimum 5 minutes pour avoir une stabilisation, ce que peu de personnel d’entretien applique …

Le rendement de combustion ainsi calculé est plus élevé qu’il ne l’est en réalité.

Un autre exemple : le réactif utilisé pour la mesure du CO₂ a également une certaine durée de vie après laquelle il doit être remplacé, ce qui n’est pas toujours fait …

Analyseur de combustion électronique

Régler précisément un brûleur en mesurant, en parallèle, le rendement de combustion de façon manuelle, est quasi inconcevable.

Il faut prélever .. agiter .. contrôler .. calculer .. régler .. prélever .. agiter .. contrôler .. calculer .. régler…

Cela montre tout l’intérêt des analyseurs de combustion électroniques.

Photo analyseur de combustion électronique.

Ces appareils permettent de mesurer, en une seule manipulation, la température des fumées, le pourcentage d’O₂, de CO, de NO_x, l’excès d’air et calculent en direct le pourcentage de CO₂, l’excès d’air et le rendement de combustion.

Photo analyseur de combustion électronique.