Quel que soit le combustible ou le fluide caloporteur utilisé, la fonction d’une chaudière reste identique : transmettre les calories produites par la source d’énergie au fluide destiné à alimenter les émetteurs de chaleur (radiateur, convecteur, échangeur, etc.). Il existe de multiples façons d’arriver à ce résultat !
Tour d’horizon dans notre article.
Fonctionnement d’une chaudière : 3 principes
Chaudières à tubes de fumée
Dans les chaudières à tube de fumée, le foyer est prolongé par un réseau de tubulures dans lesquelles circulent les fumées chaudes avant d’être évacuées vers la cheminée.
Cet ensemble de canalisations est noyé dans le fluide caloporteur (le plus souvent de l’eau, mais quelquefois de l’huile ou de l’air). Les calories de la flamme et des fumées sont transmises au fluide caloporteur par convection.
Chaudières à tubes d’eau (ou échangeur de température)
Dans les chaudières à tube d’eau, les fumées sont forcées de passer au contact d’un échangeur de température et/ou d’un serpentin dans lequel circule le liquide caloporteur. Cette fois encore, la chaleur est transmise de la flamme vers le fluide caloporteur, par convection.
Ce principe est utilisé pour la plupart des chaudières à eau murales et pour les chaudières à vapeur et à huile au sol.
Chaudières électriques
Les chaudières électriques présentent un profil particulier. En effet, il ne s’agit pas de chaudières, au sens commun du terme, puisque elles n’utilisent aucun combustible. Ce sont des ballons d’accumulation d’eau chaude.
Le principe de fonctionnement est simplissime : une résistance (ou épingle) électrique immergée chauffe le liquide caloporteur contenu dans le ballon.
Fonctionnement d’une chaudière : accessoires communs à toutes les chaudières
Pour pouvoir fonctionner efficacement, tous les types de chaudière doivent être pourvues d’accessoires annexes. Ils sont, le plus souvent, regroupés autours du corps de chaudière et protégés par une carrosserie par souci d’esthétique.
Ils comprennent au minimum :
- un interrupteur marche/arrêt ;
- un brûleur adapté au combustible ;
- un dispositif thermostatique de régulation de la température d’eau ;
- un boîtier de gestion électronique ;
- des éléments de sécurité (surchauffe, surpression, manque d’eau, défaut carburant, etc.) ;
- une isolation thermique du corps de chauffe.
Et quelquefois aussi :
- une pompe de circulation du fluide caloporteur (accélérateur) ;
- un vase d’expansion du circuit fermé de liquide caloporteur ;
- une vanne de distribution à 3 ou 4 voies ;
- un ballon de production d’eau chaude sanitaire
Fonctionnement d’une chaudière : 4 astuces pour booster le rendement
Toutes les chaudières modernes fonctionnent sur l’un des principes cités plus haut. Pourtant, leur rendement peut être amélioré, quelquefois, de plus de 40 %.
Pas de miracle là-dessous, mais la récupération gratuites de calories provenant de l’application de principes physiques souvent très simples.
Combustion horizontale, combustion inversée ou tirage forcé
Applicables aux chaudières traditionnelles bois, le cheminement particulier des gaz de combustion a pour but :
- de sécher le bois avant de le brûler afin de réduire les imbrûlés ;
- d’assurer une meilleure gestion de l’air frais et du tirage pour améliorer la combustion et réduire le taux d’émissions polluantes.
Chaudières à condensation
Les fumées évacuées par les chaudières contiennent de la vapeur d’eau. Si l’on met en contact ces fumées chaudes avec un serpentin dans lequel circule de l’eau plus froide (retour chauffage), la vapeur d’eau se condense. Cette condensation libère de la chaleur qui réchauffe l’eau de retour chauffage. C’est autant de calories gagnées gratuitement et d’émission de CO² évitées.
Cette astuce discrète et d’apparence anodine permet à certaines chaudières de passer la barre des 100 % de rendement et de baisser la consommation de 15 à 20 %.
Chaudières à cogénération
La cogénération consiste à exploiter le principe de la condensation pour produire de l’électricité, en l’associant à un moteur Stirling.
Ainsi, 100 kWh de gaz produisent16 kWh d’électricité et 80 kWh de chaleur. Un inverseur permet en cas de besoin d’utiliser toutes les ressources de la condensation pour les besoins du chauffage.
Chaudières à combustion pulsatoire
Fonctionnant seulement avec le gaz, cette technique s’affranchit de brûleur ouvert. Une veilleuse amorce la combustion, qui est ensuite entretenue par autocombustion à l’intérieur d’une chambre de combustion spéciale.
Fonctionnement chaudière : le cas controversé des chaudières ioniques
Les chaudières ioniques, chaudières à ionisation ou encore chaudières à induction électromagnétique, sont des chaudières électriques qui n’utilisent pas de résistance électrique. L’élément résistif est constitué par l’eau elle-même.
Le principe physique exploité dans ces appareils étant l’électrolyse, on peut se demander si la corrélation avec l’ionisation n’est pas une pure appélation marketing !
Pour en savoir plus :
- Zoom sur la chaudière au fioul et ses améliorations récentes.
- Quelle puissance pour votre chaudière ? Un calcul nécessaire avant tout choix de modèle.
- Informez-vous sur la chaudière cogénération.