Nettoyage de l'échangeur thermique d'une chaudière à gaz : méthodes de nettoyage et produits d'élimination des dépôts minéraux

L'eau chaude au robinet et des +23 °C stables dans la maison, quand il gèle dehors – n'est-ce pas, ces bienfaits de la civilisation sont-ils devenus habituels ? Maintenant, répondez à une question simple : le nettoyage de l'échangeur thermique de la chaudière à gaz a-t-il été effectué après la saison de chauffage précédente ? Si votre réponse est « non » – vous risquez de vous retrouver sans chauffage en hiver.

Pour éviter cela, lisez notre article sur la lutte contre le tartre et la prévention de l'accumulation de dépôts minéraux. Nous y détaillons des méthodes éprouvées pour lutter contre le dépôt calcaire, qui réduit le rendement de l'appareil et augmente la consommation de carburant. Nos conseils vous aideront à augmenter le transfert de chaleur et à prolonger la durée de vie de la chaudière.

Comment se forme le tartre et en quoi est-il dangereux

Aucun liquide ne peut rivaliser avec l'eau ordinaire en termes de chaleur spécifique. Selon la température et la pression, cette valeur varie de 4174 à 4220 Joules/(kg·°C). L'eau est non toxique, accessible et peu coûteuse, ce qui en fait un caloporteur presque idéal.

Et pourtant, l'H₂O présente un inconvénient majeur : dans son état naturel, elle contient des sels de métaux alcalino-terreux Ca et Mg. Lors du chauffage, ils forment sur les surfaces internes de l'équipement d'échange thermique des dépôts insolubles de carbonate, ou autrement dit, des dépôts calcaires – le tartre.

L'eau dure est caractéristique d'une grande partie de la Russie, en particulier de la zone centrale, où le degré de minéralisation atteint son maximum

Les conséquences négatives de la formation de tartre sont les suivantes :

• diminution du rendement ;
• baisse de la pression d'eau ;
• usure accélérée de la chaudière ;
• augmentation des coûts.

Les chaudières de chauffage domestique et les chauffe-eau sont principalement équipés d'échangeurs thermiques de surface, dans lesquels la chaleur est transférée à travers les surfaces des parois métalliques. Mais le tartre a une résistance thermique élevée, c'est-à-dire une faible conductivité thermique.

Pour cette raison, dans les échangeurs de chaleur encrassés, le coefficient de transfert thermique diminue, ce qui entraîne une baisse de la température du caloporteur dans le circuit de chauffage et un chauffage insuffisant de l'eau en sortie du circuit d'eau chaude.

Si votre chaudière chauffe mal l'eau, vérifiez l'état de l'échangeur de chaleur ; il est possible que le problème vienne du tartre, qui a entraîné une baisse du rendement.

Des dépôts solides d'une épaisseur de seulement 0,2 mm augmentent la consommation de carburant de 3 %. Si l'épaisseur du tartre atteint 1 mm, la surconsommation de gaz peut atteindre 7 %.

Lorsque le transfert de chaleur diminue, il faut utiliser plus de gaz pour maintenir la température d'eau souhaitée, ce qui indique une baisse du rendement. Parallèlement, avec l'augmentation de la consommation de combustible, les volumes de gaz de combustion augmentent, ce qui accroît les émissions de substances nocives polluant l'air autour de la maison et l'atmosphère en général.

Les dépôts obstruent totalement ou partiellement la section de passage du tube, ce qui entraîne une augmentation de la résistance hydraulique dans le système, une perturbation de la circulation du caloporteur et une réduction de l'alimentation en eau chaude aux points de puisage.

Avec une eau de dureté normale, une couche de tartre de 2 à 3 mm d'épaisseur se forme en un an. Avec une minéralisation plus élevée, la vitesse de dépôt des carbonates augmente.

Une altération du transfert de chaleur entraîne une surchauffe des tubes, ce qui provoque la formation de microfissures, futures sources de corrosion. En raison du fonctionnement en régime limite, l'appareil tombe en panne prématurément.

Pour éviter une panne de l'équipement, le détartrage périodique est nécessaire. Le nettoyage planifié des échangeurs de chaleur des chaudières murales à gaz et des appareils au sol s'effectue dans les délais fixés par le fabricant. Cette procédure simple aide à maintenir l'efficacité énergétique de l'équipement à son niveau initial, prolonge la période entre les réparations et réduit le coût global d'exploitation.

La suie sur les surfaces extérieures

Lors d'une combustion incomplète du gaz, de la suie – un allotrope amorphe du carbone – se dépose sur les surfaces extérieures de l'échangeur de chaleur. Les échangeurs de chaleur des chaudières à chambre de combustion ouverte et tirage naturel sont davantage affectés par la suie.

L'une des causes de sa formation accrue est la poussière de l'air dans la pièce d'où provient l'air de combustion. Beaucoup de poussière est dégagée lors des travaux de construction. Si le chantier se trouve à proximité de l'entrée du conduit de fumée coaxial, l'échangeur de chaleur de la chaudière à chambre fermée peut également être encrassé.

Un conduit de fumée coaxial est composé d'un tube intérieur et d'un tube extérieur. L'un sert à évacuer les produits de combustion, l'autre à amener l'air dans la chambre de combustion fermée.

Un diamètre insuffisant, une configuration incorrecte ou des obstructions du conduit de fumée entraînent une détérioration du tirage. Avec un mauvais tirage, l'évacuation des produits de combustion est difficile, et ceux-ci se déposent sous forme de suie sur la partie extérieure inférieure de l'échangeur de chaleur.

Tout comme le calcaire, la suie a une faible conductivité thermique et réduit l'efficacité des échangeurs de chaleur, provoquant une usure accélérée et raccourcissant la période entre les réparations. Le rendement d'un échangeur de chaleur encrassé par la suie et le calcaire peut diminuer de 25 % ou plus.

À quelle fréquence faut-il nettoyer l'échangeur thermique

La fréquence de nettoyage est indiquée par le fabricant de l'équipement dans le manuel d'utilisation. Par exemple, les échangeurs de chaleur des chaudières Neva doivent être détartrés tous les 12 mois.

La concentration en sels alcalino-terreux dans l'eau peut varier. Si elle est élevée, on dit que l'eau est dure. Lorsqu'elle est utilisée, le calcaire se forme plus rapidement, ce qui peut nécessiter un nettoyage non programmé. La vitesse de formation des dépôts dépend également du régime thermique et de l'intensité de fonctionnement de la chaudière.

La présence de calcaire dans les tubes de l'échangeur de chaleur et de suie sur ses ailettes se manifeste par une baisse de la puissance thermique de l'équipement. Pour vérifier si la puissance réelle correspond à celle indiquée dans la documentation, on mesure la température et la composition des fumées à l'aide d'un analyseur de gaz.

En l'absence d'appareil, la présence de tartre peut être déduite de signes indirects : une baisse de la température et de la pression de l'eau en sortie de la chaudière. Si la canalisation du chauffe-eau a une pression d'eau normale, mais que l'eau coule en un mince filet du robinet, vérifiez s'il n'y a pas de dépôts sur les surfaces intérieures des tubes de l'échangeur de chaleur.

Un échauffement insuffisant de l'eau avec un débit de gaz standard et une pression normale indique également un encrassement de l'échangeur de chaleur.

Notons que les dysfonctionnements d'un équipement complexe peuvent être causés par diverses raisons, et la présence de calcaire n'est qu'une des possibilités.

Méthodes d'élimination des salissures

Pour éliminer le calcaire et la suie, on utilise des méthodes mécaniques, hydrauliques, chimiques ou d'autres, ou une combinaison de celles-ci.

Nettoyage mécanique de l'échangeur de chaleur à l'aide d'une tige, d'une brosse métallique, d'un grattoir. On utilise aussi bien des outils manuels que des outils à commande électrique ou pneumatique.

L'utilisation de la méthode hydraulique n'est possible qu'avec un appareil haute pression qui fournit un puissant jet de liquide capable de déloger les dépôts et de les évacuer.

La méthode chimique implique l'utilisation de produits spéciaux qui délitent et dissolvent les salissures.

Lors du rinçage des échangeurs de chaleur par voie chimique, on peut utiliser des pompes pour injecter le réactif dans le circuit d'eau, ce qui est plus efficace qu'un simple trempage.

Les méthodes magnétiques, électromagnétiques et ultrasoniques sont relativement nouvelles et impliquent l'utilisation de filtres-convertisseurs et d'autres moyens techniques.

Pour nettoyer les échangeurs de chaleur des chauffe-eau domestiques et des chaudières de chauffage, on utilise le plus souvent une combinaison de méthodes mécaniques et chimiques. Après trempage (décapage) dans un détergent, les résidus de tartre sont éliminés mécaniquement. Les méthodes modernes mentionnées ci-dessus gagnent également en popularité.

Produits chimiques pour le nettoyage et la prévention

Les agents détartrants contiennent des acides organiques ou inorganiques. Les acides adipique et orthophosphorique sont les plus couramment utilisés dans la production de produits domestiques. À la maison, on prépare des solutions aqueuses d'acide citrique ou acétique.

Les acides sont des réactifs – ils peuvent réagir avec les sels alcalino-terreux et former d'autres sels solubles dans l'eau, qui sont ensuite évacués hors de l'équipement d'échange de chaleur.

On utilise également des alcalis, comme la soude calcinée ou la soude caustique, qui permettent de détacher les dépôts carbonatés et la suie, facilitant ainsi le nettoyage mécanique et chimique ultérieur. Les solutions alcalines sont également utilisées pour neutraliser les traces d'acide restant dans l'échangeur de chaleur après le détartrage.

La plupart des réactifs sont fournis aux clients sous forme de solutions aqueuses hautement concentrées et nécessitent une dilution supplémentaire avec de l'eau dans des proportions spécifiques, comme indiqué dans le mode d'emploi.

Il faut respecter les instructions du fabricant pour la préparation de la solution de travail et ne pas dépasser la concentration du produit. Sinon, le contact des matériaux de l'équipement d'échange de chaleur avec le produit agressif accélérera la corrosion.

Lors du choix des produits, on tient compte du matériau de fabrication de l'échangeur de chaleur. Il s'agit généralement de cuivre, d'acier inoxydable ou de fonte. Par exemple, Aminat D est destiné aux échangeurs de chaleur en aciers inoxydables et au carbone. Un autre réactif de la même série, Aminat D(K), est utilisé pour nettoyer les surfaces en cuivre.

De nombreuses chaudières de fabrication nationale sont équipées d'échangeurs de chaleur en cuivre. Lors du choix d'un détartrant, assurez-vous qu'il est autorisé pour les métaux non ferreux.

Parmi les agents universels, on trouve l'acide citrique, le vinaigre, Medesk-Plus et Trilon B. Ils sont utilisés pour rincer les échangeurs de chaleur en métaux non ferreux et en acier inoxydable.

Trilon B – est le sel disodique de l'acide éthylènediaminetétraacétique. Il se présente sous forme de poudre cristalline blanche. Lorsque Trilon B interagit avec les sels alcalino-terreux (tartre), il se produit une substitution des ions calcium et magnésium par des ions sodium. En conséquence, des sels de sodium se forment, qui sont très solubles dans l'eau.

Il existe des produits à composition composite complexe. Ils contiennent simultanément des composants qui nettoient le tartre et empêchent sa formation.

Le composite KKF se distingue des autres agents chimiques par son principe d'action. Ce n'est pas un solvant comme les acides, mais en sa présence, les dépôts carbonatés (tartre) se nettoient d'eux-mêmes.

Dans des conditions normales, les cristaux de carbonate de calcium se forment sous forme de dépôt minéral fossilisé. C'est ce qu'on appelle le tartre. En présence de KKF, une autre modification du carbonate de calcium se forme à la place du dépôt minéral – l'aragonite.

Les cristaux aciculaires d'aragonite, en cours de croissance, détruisent les dépôts calciques. Contrairement à eux, l'aragonite a une faible adhérence à la surface de l'échangeur thermique et se retire donc facilement lors d'un rinçage à l'eau ordinaire.

Les substances actives du KKF empêchent dès le début la formation de cristaux de calcite. En conséquence, la formation de tartre est considérablement ralentie ou complètement supprimée. Ce processus est appelé inhibition (du latin « inhiber »).

L'aragonite est une modification polymorphe du carbonate de calcium. Ses cristaux ont une forme aciculaire pointue et détruisent facilement le tartre, tout en étant eux-mêmes éliminés par l'eau ordinaire.

Le KKF inhibe non seulement le tartre, mais aussi la corrosion grâce à la formation d'un film protecteur sur la surface métallique. Lorsque vous achetez des produits antitarte, n'oubliez pas de vérifier s'ils sont certifiés par Rospotrebnadzor.

Caractéristiques de conception des échangeurs thermiques

Pour bien rincer un échangeur thermique, il faut connaître sa structure. Vous trouverez toutes les informations concernant votre chaudière dans le manuel d'utilisation.

À toutes fins utiles, rappelons que pour l'organisation du chauffage autonome et de l'alimentation en eau chaude dans les appartements et les maisons individuelles, on utilise principalement des chaudières à gaz et des chauffe-eau instantanés avec des échangeurs de chaleur des types suivants :

• tubulaires à calandre ;
• coaxiaux ;
• à plaques.

Dans les échangeurs tubulaires à calandre très répandus, l'eau circule dans un tube qui, en forme de serpentin, enveloppe les parois latérales de la calandre. Un tel appareil est construit par brasage ou soudage, c'est-à-dire qu'il est non démontable.

L'échangeur tubulaire à calandre est l'un des plus efficaces et des plus simples par sa conception, il est facile à nettoyer du tartre soi-même.

Les échangeurs thermiques de type à plaques sont moins courants. Leur élément structurel principal est un paquet métallique dans lequel sont assemblées plusieurs plaques.

Par exemple, les échangeurs thermiques des chaudières italiennes Westen Zilmet et Baxi comprennent de 10 à 16 plaques. Elles cèdent leur chaleur à l'eau qui se déplace entre elles par des canaux. Un tel appareil doit être démonté avant le nettoyage.

Schéma d'un échangeur à plaques indiquant : les raccords d'entrée et de sortie du fluide caloporteur et du fluide à chauffer (1, 2, 11, 12) ; les plaques fixes et mobiles (3, 8) ; les canaux dans lesquels circule le fluide caloporteur (4, 14) ; les joints petit et grand (5, 13) ; la plaque d'échange thermique (6) ; les guides supérieur et inférieur (7, 15) ; le support arrière et la tige filetée (9, 10).

L'élément principal d'un échangeur coaxial (bitermique) est constitué de deux tubes coaxiaux. Dans sa version la plus simple, il se présente comme une spirale aux spires bien jointives.

Les chaudières à double circuit se caractérisent par la présence de 2 à 3 échangeurs. Par exemple, la chaudière « NEVALUX-8023 » est équipée de trois échangeurs, dont l'un est coaxial, non pas de type spiral, mais avec des éléments connectés en série.

Comment éliminer le tartre d'un échangeur à plaques

Coupez la chaudière, fermez l'arrivée de gaz et d'eau, vidangez l'eau de l'échangeur et attendez qu'il refroidisse. Déconnectez les tuyauteries, dévissez les tiges de serrage, écartez la plaque de pression sous laquelle se trouvent les plaques.

Séparez-les délicatement les unes des autres. Retirez chaque plaque individuellement pour éviter de vous blesser contre les bords tranchants ; travaillez avec des gants de protection épais. Lorsque vous travaillez avec de l'acide, remplacez-les par des gants en caoutchouc.

Préparez un récipient dans lequel vous ferez tremper les plaques, en veillant à ce qu'elles soient complètement immergées dans le liquide.

Utilisez un produit de nettoyage conformément aux instructions fournies. Le vinaigre de table se dilue avec de l'eau dans un rapport de 1 pour 3. L'acide citrique en poudre se dilue dans un rapport de 1 pour 10. Chauffez l'eau de la solution à 40 °C au préalable. Plongez les plaques dans la solution pendant 1 heure, puis éliminez les dépôts restants avec une brosse sous l'eau courante.

Après le démontage et le nettoyage, placez les plaques à l'horizontale, de manière à ce qu'elles reposent sur la table ou une autre surface de travail.

Pour rincer l'échangeur du calcaire, il n'est pas nécessaire d'acheter un booster, il suffit d'avoir une pompe, et tout le reste peut être facilement réalisé par vos soins.

Lors du démontage de l'échangeur, inspectez également les joints et les éléments d'étanchéité et remplacez-les par des neufs en cas de dommages. Il est recommandé de changer tous les joints d'un coup, même si un seul est usé. Remontez tous les éléments dans l'ordre inverse du démontage. Remettez l'échangeur en place.

Nettoyage d'un échangeur calandre-tube

Éteignez la chaudière, fermez les vannes sur les tuyaux d'entrée pour conserver l'eau dans le système de chauffage. Vidangez l'eau de l'échangeur. Débranchez les fils du thermorelais et débranchez les tuyaux d'eau chaude sanitaire. Dévissez les écrous et les vis autotaraudeuses fixant l'échangeur, puis retirez-le.

Lors d'un entretien régulier de la chaudière et de son utilisation correcte, la suie se forme en quantités modérées et peut être éliminée avec une brosse à dents ordinaire.

Afin de nettoyer l'échangeur de chaleur à faisceau tubulaire d'une épaisse couche de dépôts carbonatés, vous devez le retirer de son boîtier. Le processus de démontage ne nécessite pas de compétences particulières.

Inspectez visuellement les surfaces. Si vous constatez de la suie sur les ailettes ou d'autres zones, immergez l'échangeur de chaleur dans un détergent alcalin. Il peut s'agir également d'une solution de savon ménager ordinaire.

Sauf indication contraire dans le manuel, le trempage doit durer environ 15 minutes. Ensuite, retirez la suie à l'aide d'une brosse. Rincez l'échangeur de chaleur à l'eau courante avec une bonne pression.

Pour éliminer le tartre, placez l'échangeur de chaleur dans une bassine ou un autre récipient. Versez dans le tube une solution d'acide citrique (concentration 10%). Après 12 à 15 heures, rincez les tubes à l'eau claire. Rincez ou remplacez également les filtres du circuit d'eau chaude sanitaire.

Replacez l'échangeur de chaleur. Après le nettoyage, il est conseillé de remplacer également tous les joints. Si les joints sont en caoutchouc, utilisez du silicone pour les lubrifier.

Ensuite, vous devez vérifier l'étanchéité de l'échangeur de chaleur. Appliquez une solution savonneuse concentrée sur les raccords du circuit de gaz. En cas de fuite, des bulles se forment sur les zones savonneuses.

Après avoir terminé le rinçage de la chaudière au sol, vérifiez son étanchéité, ses connexions électriques et son fonctionnement dans différents modes, restaurez les réglages et mettez-la en service.

Lors de la vérification du circuit d'eau dans une chaudière à gaz à double circuit, on active séparément le système de chauffage et celui d'eau chaude sanitaire et on inspecte chaque raccord démontable. En cas de fuite, il faut resserrer l'écrou ou installer un nouveau joint d'étanchéité.

Particularités du nettoyage des échangeurs coaxiaux

Souvent, les tubes d'un échangeur de chaleur bitermique sont fabriqués dans des métaux différents. Le tube extérieur peut être en acier et le tube intérieur en cuivre. Par conséquent, pour le rinçage, vous devez utiliser un produit universel qui est versé dans les tubes, laissé agir le temps nécessaire, puis vidangé. L'échangeur de chaleur est rincé et remis en place.

Nettoyage et rinçage des chaudières au sol

Le détartrage et le décalaminage sont effectués sans démonter l'échangeur de chaleur. Utilisez une pompe de rinçage (booster). Versez dans son réservoir une solution aqueuse d'acide citrique. Pour 2 litres d'eau tiède, il faut 200 grammes d'acide citrique en poudre.

Avant de nettoyer une chaudière à gaz au sol, fermez les vannes d'alimentation en gaz et en eau, vidangez l'eau du circuit de chauffage et d'eau chaude sanitaire. Ensuite, il est nécessaire d'accéder à l'échangeur de chaleur. Retirez la porte, débranchez les fils connectés à l'élément piézoélectrique, retirez le thermocouple et l'injecteur, démontez le système d'allumage et le brûleur.

Dévissez les écrous qui fixent le couvercle supérieur et retirez-le. Vous avez accès à l'échangeur de chaleur et pouvez le nettoyer de la suie à l'aide d'une brosse et d'un écouvillon.

Raccordez les sorties du booster aux buses de l'échangeur de chaleur, qui injectera sous pression une solution d'acide citrique dans le tuyau. En circulant dans le circuit pendant 4 à 6 heures, elle dissoudra le tartre. Le temps de rinçage dépend du niveau d'encrassement.

Pour garder le processus sous contrôle, utilisez un pH-mètre. Cet appareil indiquera le changement de concentration d'acide dans la solution, qui se produit en raison de la réaction chimique de dissolution des dépôts de carbonate.

Si l'acide est neutralisé et que l'appareil affiche une valeur de pH de 1, il peut être nécessaire de recommencer le processus. Un niveau de pH stable entre 2 et 4 indique l'élimination du tartre.

Pour terminer, les tuyaux sont rincés avec une solution de bicarbonate de soude pour neutraliser les traces résiduelles du réactif. Ensuite, il ne reste plus qu'à remettre les pièces en place, vérifier l'étanchéité de l'unité par savonnage et inspection visuelle des raccords, ou par pressurisation. En l'absence de fuites de gaz et d'eau, la chaudière fonctionne normalement.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

L'échangeur de chaleur d'une chaudière à gaz peut être facilement rincé à domicile sans utiliser d'équipement professionnel :

Comment rincer le tartre de l'échangeur de chaleur secondaire d'une chaudière à double circuit et ce qui est nécessaire pour cela :

Les méthodes et moyens modernes aident à lutter efficacement contre le tartre et à prévenir sa formation. L'essentiel est de ne pas oublier de rincer périodiquement l'échangeur de chaleur afin que les performances réelles de la chaudière à gaz correspondent aux spécifications indiquées dans la fiche technique pendant toute sa durée de vie.

Racontez-nous comment vous avez rincé l'échangeur de chaleur de votre propre chaudière à gaz. Partagez les méthodes efficaces que vous connaissez pour éliminer les dépôts minéraux. Veuillez laisser des commentaires dans le bloc de formulaire ci-dessous, poser des questions et publier des photos sur le sujet de l'article.