La chaudière à vapeur ou générateur de vapeur est un appareil d’échange thermique dont la particularité est de produire de la vapeur d’eau utilisable par des émetteurs de chaleur ou destinée à réchauffer un fluide caloporteur. On retrouve essentiellement ce type d’appareil dans les installations de moyenne et grande puissance, le chauffage urbain, les immeubles d’habitation collectifs, et les applications commerciales ou industrielles.
Bien que rien ne l’interdise, l’utilisation de la vapeur pour le chauffage des maisons individuelles reste anecdotique. En cause, les contraintes de fabrication, de mise en œuvre, de maintenance et de sécurité des appareils de distribution et d’émission de chaleur.
Chaudière vapeur : les 2 grands principes
Dans chaque cas, la chaleur est fournie par un brûleur fonctionnant au gaz, au fioul, au charbon ou à tout autre combustible solide ou liquide. Seule exception, les chaudières à vapeur électriques échangent les calories à travers un ou plusieurs plongeurs à résistance.
Chaudières à tubulures de fumée
Dans cette chaudière vapeur, les fumées sont canalisées dans un échangeur de chaleur constitué d’une multitude de tubes immergés dans l’eau à réchauffer.
Le principal avantage de ce système réside dans la grande quantité d’eau surchauffée et sous pression, immédiatement disponible pour produire de la vapeur.
Conséquences remarquables :
- préchauffage lent (inertie thermique importante) ;
- risques dévastateurs d’explosions, compte tenu de la grande quantité d’eau qui se transforme en vapeur, en un instant.
Chaudières à tubulure d’eau
Dans ce générateur de vapeur, au contraire, c’est l’eau qui circule dans des tubes en contact avec la fumée, selon 2 principes :
- Les chaudières de grande puissance, constituées d’un foyer autour duquel sont disposés un grand nombre de tubes à eau verticaux. Ce mode de fabrication convient mieux aux générateurs de grande puissance (jusqu’à 150 t/h de vapeur.)
- Les chaudières de moyenne et faible puissance, constituées d’un foyer entouré et surmonté par un serpentin.
Avantages de la chaudière vapeur
Pour comprendre l’un des intérêts majeurs de la vapeur par rapport à l’eau, il convient d’examiner le comportement de chacun de ces fluides dans l’échangeur de température.
Pour une surface d’échange identique :
- L’eau chaude entre dans l’échangeur à une température maximale de 90°C. Si l’eau en sort à 70°C, on comprend sans difficulté que la valeur des transferts de calories diminue au fur et à mesure que l’eau chemine dans l’échangeur.
- La vapeur entre dans l’échangeur à une température de 120°C. Les échanges thermiques vont condenser une partie de cette vapeur en eau, mais le condensat ou la vapeur qui ressortent de l’échangeur sont toujours à 120°C. L’échangeur offre donc un rendement d’émission thermique stable et égal sur toute sa surface.
On peut déduire sans risque d’erreur que :
- pour une même émission de chaleur et à surface d’échange identique, le temps de chauffe par la vapeur est plus court que par l’eau ;
- pour une même émission de chaleur et à temps de chauffe égal, la surface d’échange est réduite à la vapeur.
Prix des chaudières vapeur
Chaudière haute pression, chaudière basse pression, chaudière à tube de fumée, chaudière à tube d’eau, chaudière à fluide thermique, chaudière fixe, chaudière mobile, chaudière sur skid, chaudières en conteneur… La liste est longue et les prix varient entre 10 000 et 300 000 € TTC ou plus, en fonction de la puissance du type d’installation et de la marque.
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