Les formules de base
Dans le domaine du chauffage, nous allons être amenés à calculer un certain nombre de choses nous permettant soit de calculer un équipement, soit dans le cas de la maintenance de vérifier que le matériel installé corresponde bien aux besoins.
Prenons un exemple simple :
- vous achetez une habitation équipée d'un chauffage au fuel et vous voulez remplacer le gicleur au cours d'un entretien.
- vous démontez l'ancien gicleur et vous le remplacez par un modèle identique. Mais qui vous prouve que ce gicleur correspond bien au besoin réel. Et c'est ici que les formules de base servent.
Détermination d'un débit d'eau dans un circuit :
Formule de base :
où
- Q = la puissance à véhiculer (généralement en watts ou en kW).
- m = le débit à véhiculer.
- c = c'est une constante (chaleur massique - 1,16 pour de l'eau).
- deltaT° = la différence de température entre le circuit de départ et celui de retour.
Si nous voulons calculer le débit à véhiculer, la formule se transforme pour devenir :
où il suffit de rentrer les bonnes valeurs pour obtenir un débit véhiculé.
Exemple :
Puissance d'un élément de chauffe (radiateur, batterie ou autre) = 1800 watts (1,8 kW)
DeltaT° envisagé sur cet élément : 20°K
C = 1,16
M = 1800 / (1,16 x 20) = 77,58 litres/heure.
Vous pourrez remarquer que les débits aux radiateurs sont relativement faibles si vous comparez aux débits connus en plomberie, 11 à 15 litres minute en moyenne pour une douche.
Et si cous prenez une installation dans un pavillon de 100 m2 environ présentant un besoin thermique de 7 à 9000 watts, il est tout aussi facile de calculer le débit d'eau au départ de la chaudière.
Puissance de l'installation de chauffage = 9000 watts (9 kW)
DeltaT° envisagé sur cet élément : 20°K
C = 1,16
M = 9000 / (1,16 x 20) = 388 litres/heure.
et il y a de fortes chances pour que la pompe de circulation installée soit trop puissante et consomme beaucoup de courant pour rien.
Détermination d'un débit de gaz pour une chaudière ou un brûleur gaz naturel :
Afin de connaître le débit exact de gaz nécessaire pour obtenir la puissance souhaitée, il va vous falloir connaître différents éléments :
- la puissance à obtenir.
- le rendement de combustion à priori. (de 90 à 93 %).
- la pouvoir calorifique (inférieur) du gaz considéré.
- la pression de distribution du gaz au point de comptage.
- la pression atmosphérique du lieu (prise en compte de l'altitude).
- la température du gaz au point de comptage.
Et avec tout cela, on va pouvoir calculer un débit de gaz compteur.
1 - la puissance à obtenir, c'est évidemment la puissance de la chaudière, par exemple 35 kW.
2 - le rendement de combustion à priori. Sur un matériel moderne, il se situe de toutes façons au dessus de 90 %. Prenons dans notre cas d'exemle 92%.
3 - le pouvoir calorifique du gaz considéré
4 - la pression de distribution du gaz . Ici, deux valeurs sont courantes, en fonction de la puissance à délivrer. Pour les petites puissances, il s'agit généralement de 20 ou 25 millibars. En moyenne puissance, ce sera souvent du 300 millibars. En industrie, il n'est pas rare de trouver des pressions d'alimentation allant de 1 à 16 bars. Cela ne change pas la méthode de calcul.
5 - la pression atmosphérique du lieu. Selon que vous mettiez un brûleur en route à Lille, Lyon, Grenoble ou Chamonix, la valeur de pressio atmosphérique varie comme le montre le tableau ci-dessous.
6 - la température du gaz au point de comptage. Si le gaz sort directement du sol, la température est assez stable et peut se situer aux alentours des 10 - 12 °C. Mais il y a des cas où la conduite est extérieure et peut donc être influencée par des variations importantes, en plus ou en moins. Attention, c'est la température au point de comptage qu'il y a lieu de prendre en compte.
Nous allons donc dans un premier temps calculer le besoin en gaz :
- puissance de la chaudière : 35 kW.
- rendement envisagé : 92 %.
- PCI du gaz : prenons comme exemple le gaz de russie = 10,1 kWh/m3(n).
Puissance à apporter au brûleur en fonction du rendement :
35 kW / 0,92 = 38,04 kW
si l'on a un PCI de 10,1 kWh/m3(n) , le débit en (normo) m3 sera de :
38,04 kW / 10,1 = 3,76 m3(n)
C'est le débit réel mais pas le débit à lire au point de comptage. Car si l'on veut obtenir une certaine précision dans le comptage, on va donc appliquer un facteur de correction liant tous les éléments que l'on a vu plus haut.
On peut considérer deux cas de figure :
- une installation située à Paris ou en région parisienne avec une pression de distribution de 20 mbar et une température du gaz de 12 °C. On aura également une pression atmosphérique proche de 1006 mbar.
