Principe de fonctionnement d'une chaudière à gaz à double circuit de chauffage et particularités de son raccordement

Toutes les questions d'organisation de l'approvisionnement en chaleur autonome et de la préparation d'eau chaude sont résolues par l'achat d'une seule chaudière capable de desservir les deux systèmes. Sans connaître le principe de fonctionnement de la chaudière à gaz à double circuit de chauffage, il serait illogique non seulement d'effectuer l'achat, mais aussi d'exploiter l'appareil. Êtes-vous d'accord ?

Nous vous expliquerons le schéma de fonctionnement de l'appareil de chauffage, examinerons tous ses points faibles et ses points forts. En comprenant le principe de fonctionnement de l'équipement, vous pouvez profiter facilement de tous ses avantages. Et en cas de besoin, vous pourrez détecter à temps les dysfonctionnements, comprendre et éliminer les causes de leur apparition.

Structure de la chaudière pour le service de deux circuits

Un générateur de chaleur à gaz à double circuit se distingue de son homologue à simple circuit par le fait qu'au lieu d'un échangeur de chaleur, il en possède deux, que l'on appelle dans la terminologie technique primaire et secondaire.

Le premier, c'est-à-dire l'échangeur de chaleur primaire, est situé directement dans la zone de combustion de la flamme. Sa tâche consiste à chauffer le caloporteur pour le fonctionnement du réseau de chauffage. L'échangeur de chaleur secondaire est responsable du fonctionnement de l'ECS.

Le fonctionnement stable de l'appareil de chauffage est possible grâce au travail coordonné de tous ses composants. Des informations sur les principaux modules fonctionnels aideront à comprendre le principe de fonctionnement de l'équipement.

La construction de tout appareil à double circuit comprend les éléments standard suivants :

• Chambre de combustion avec bloc brûleur ;
• Échangeurs de chaleur ;
• Dispositifs de commande et de protection de l'équipement.

Pour comprendre les particularités de la structure des chaudières à gaz de type à double circuit, nous nous attarderons en détail sur chacun de ses éléments constructifs.

Types de brûleurs à gaz pour chaudières à double circuit

Le brûleur de la chaudière à gaz est responsable de l'obtention d'un volume de chaleur suffisant nécessaire au fonctionnement du chauffage et du circuit d'alimentation en eau chaude. L'énergie thermique est obtenue par la combustion du combustible. On place le brûleur dans la chambre de combustion, dans laquelle, en plus du gaz, de l'air est insufflé. Celui-ci est nécessaire au processus de combustion.

En fonction des modes de fonctionnement, les brûleurs peuvent être classés selon les types suivants :

• Brûleur à un étage. Un appareil avec un tel brûleur ne peut fonctionner que dans deux modes : « Arrêt » et « Marche ». Ces chaudières, malgré leur faible rendement et leur durée de vie réduite, sont populaires grâce à la simplicité de leur conception et à leur coût modéré.
• Brûleur à deux étages. Un appareil de chauffage avec un tel brûleur peut fonctionner à pleine puissance ou à mi-puissance. Ses avantages sont perceptibles pendant la saison chaude, lorsque pour chauffer une eau pas trop froide, il n'est pas nécessaire d'utiliser l'appareil à pleine puissance.
• Brûleur modulant. Le système intelligent de la chaudière avec un tel brûleur permet de configurer et de régler la puissance. Cette chaudière se caractérise par une longue durée de vie et une grande efficacité, mais elle coûte également beaucoup plus cher que les appareils avec des brûleurs à un ou deux étages.

Les brûleurs sont divisés en modèles de type ouvert et fermé. Avec un brûleur de type ouvert, l'air nécessaire à la combustion du combustible provient directement de la pièce où se trouve la chaudière. Pour évacuer les produits de combustion, un conduit de fumée est nécessaire, qui doit assurer un tirage naturel suffisant.

Les appareils de chauffage atmosphériques sont généralement équipés d'un tube métallique ordinaire, les appareils turbinés d'un conduit de fumée coaxial. Selon les conditions techniques de la pièce, le conduit de fumée est installé verticalement ou incliné. Les conduits inclinés sont évacués à travers le mur vers l'extérieur ou raccordés à une gaine d'évacuation commune.

Le brûleur à gaz est l'élément principal d'une chaudière gaz à double circuit ; il est responsable de la combustion du combustible et de l'obtention de l'énergie thermique en quantité nécessaire.

Les chaudières turbinées sont équipées de chambres de combustion fermées, dans lesquelles l'air ne peut pas entrer spontanément. Elles sont plus sûres et plus fiables à utiliser, mais plus chères et plus complexes à faire fonctionner. Les chaudières avec brûleurs fermés ont besoin, en plus de l'évacuation des fumées, d'un conduit par lequel l'oxygène nécessaire à la combustion est acheminé dans la chambre.

C'est pourquoi on équipe les chaudières turbinées de tuyaux coaxiaux, car en plus d'évacuer la fumée, ils aspirent également un flux d'air frais de l'extérieur. Il arrive que pour un fonctionnement normal, deux conduits de fumée coaxiaux soient raccordés à la chambre de combustion fermée. De plus, toute la structure est complétée par un tuyau d'alimentation en air.

Tous ces modèles de chaudières sont équipés de ventilateurs assurant le mouvement de la fumée, de systèmes de protection à plusieurs niveaux et d'automatismes. Le fonctionnement de ces appareils et systèmes nécessite de l'électricité. Leur inconvénient est leur dépendance électrique, qui augmente les coûts d'exploitation.

Variétés d'échangeurs de chaleur des appareils à gaz

Si le brûleur permet de brûler le combustible pour produire de la chaleur, l'échangeur de chaleur permet de récupérer cette chaleur pour la transmettre à l'eau. Comme déjà mentionné, la construction d'une chaudière à double circuit comprend un échangeur de chaleur primaire et un échangeur de chaleur secondaire.

L'échangeur de chaleur primaire est situé directement au-dessus du brûleur et consiste en un tube à ailettes en forme de serpent. Sous l'action de la flamme, l'eau dans l'échangeur se chauffe et passe par une vanne trois voies pour aboutir au réseau du système de chauffage.

L'échangeur de chaleur secondaire est constitué d'un système de plaques ondulées assemblées en un bloc unique avec deux paires d'orifices. Chaque paire d'orifices a des fonctions spécifiques.

L'eau du réseau d'alimentation circule à travers l'une des paires, tandis que le fluide caloporteur entrant dans le circuit de chauffage circule à travers l'autre. Ce système composé d'un échangeur de chaleur à plaques et d'un échangeur de chaleur tubulaire est appelé double.

L'échangeur de chaleur primaire et secondaire sont réunis en un seul système, dont le bon fonctionnement est assuré par une vanne à trois voies spéciale.

Il existe des appareils de chauffage dans lesquels, au lieu d'un système double, on utilise un échangeur de chaleur bitermique de configuration complexe. Cet échangeur de chaleur est fabriqué en cuivre et se compose d'une paire de tubes placés l'un dans l'autre. Le fluide caloporteur circule dans le tube extérieur et l'eau pour le fonctionnement de l'ECS circule dans le tube intérieur.

L'échangeur de chaleur bitermique du réchauffeur de fluide caloporteur et d'eau a une configuration complexe, où le tube d'un circuit est inséré dans le tube de l'autre circuit.

Les chaudières avec échangeur de chaleur bitermique sont plus complexes à utiliser, car les deux échangeurs de chaleur sont regroupés en un seul bloc, ce qui rend leur détartrage difficile. Cependant, ces appareils de chauffage sont très demandés car ils se distinguent par leurs dimensions réduites et leur rapidité de chauffage de l'eau.

Automatisme ou bloc de commande de la chaudière

L'automatisme de la chaudière assure un fonctionnement sûr et stable. Il contrôle la température de l'eau dans les composants de l'ECS, maintient la température du caloporteur dans les circuits de chauffage. L'automatisme de la chaudière à gaz empêche le fonctionnement de l'appareil de chauffage en cas de situations dangereuses.

L'appareil interrompt son fonctionnement ou ne s'allume pas dans les cas suivants :

• Pression réduite dans le système de gaz ;
• Absence de tirage ;
• Absence ou surchauffe critique du fluide caloporteur.

Le bloc de commande, qui contrôle le fonctionnement des dispositifs de protection et d'automatisation, se compose d'un ensemble d'interrupteurs, de circuits intégrés ou de leur combinaison. En plus d'assurer la sécurité et le contrôle de la température, il surveille le fonctionnement de la pompe de circulation et du ventilateur.

Les chaudières à gaz modernes se distinguent par la présence d'une commande intelligente, dont le logiciel intègre différents modes de fonctionnement.

Principe de fonctionnement et spécificité

De nombreux propriétaires d'équipements à gaz ne réfléchissent même pas à la manière dont fonctionne réellement une chaudière à gaz à double circuit. Ils pensent à tort que le chauffage de l'eau et du circuit de chauffage se produit simultanément. En réalité, tout n'est pas aussi rose.

Une chaudière à gaz à double circuit ne peut pas fonctionner simultanément dans deux modes, assurant le fonctionnement des systèmes de chauffage et d'eau chaude sanitaire. Cela est confirmé par la présence dans son dispositif d'une vanne à trois voies.

En mode normal, la chaudière fonctionne en continu uniquement pour chauffer le caloporteur qui circule dans le système. La fréquence d'allumage et l'intensité de la flamme sont contrôlées par un capteur de température. En même temps que le brûleur, la pompe de circulation est également démarrée si le fonctionnement du système de chauffage n'est pas basé sur la circulation naturelle du caloporteur.

L'espace dans la partie inférieure de la chaudière murale est destiné à l'arrivée de gaz, au raccordement de l'eau froide, ainsi qu'aux sorties du système d'eau chaude sanitaire et du circuit de chauffage.

En substance, lorsque la température du caloporteur atteint la valeur définie, le capteur envoie un signal pour réduire l'activité du brûleur. Jusqu'à ce que la température redescende à la valeur définie, la chaudière reste en mode passif. Ensuite, une commande est à nouveau envoyée du capteur à l'automatisme pour activer la vanne d'alimentation en carburant.

Schéma de fonctionnement d'une chaudière à double circuit

La présence d'un système d'ECS complexifie un peu le schéma de fonctionnement d'une chaudière à gaz de type bitube. Le caloporteur chauffé par le brûleur, en se déplaçant dans l'échangeur, assure le chauffage de l'échangeur à plaques traversé par l'eau du réseau d'alimentation.

Schéma de construction d'une chaudière à gaz à double circuit avec un échangeur bithermique et deux échangeurs ordinaires. Dans la première variante, il n'est pas nécessaire d'utiliser deux échangeurs.

L'utilisation simultanée d'un modèle à double circuit en mode chauffage et eau chaude sanitaire est impossible. Lors de l'activation du robinet d'eau chaude sanitaire, grâce à une vanne thermostatique à trois voies, la circulation du caloporteur dans les canalisations de chauffage s'arrête. La chaudière passe en mode de circulation de l'eau dans le circuit avec un échangeur à plaques, qui chauffe l'eau pour les besoins domestiques.

En cas de consommation importante d'eau chaude pendant une longue période, le fonctionnement de la chaudière dédié au chauffage peut être paralysé. Ce problème peut être résolu de deux manières : prévoir l'installation d'un appareil de chauffage plus puissant ou intégrer dans le schéma d'aménagement un ballon d'eau chaude à chauffage indirect.

En cas d'utilisation intensive du système d'ECS, il est possible d'installer une chaudière bitube avec un ballon intégré. Dans ce cas, la consommation de combustible augmente légèrement car, pendant la pause entre les cycles de fonctionnement du système de chauffage, l'énergie du brûleur est utilisée pour maintenir la température de l'eau dans le chauffe-eau à gaz supplémentaire.

Un certain volume d'eau chaude dans le chauffe-eau intégré permet d'utiliser le système d'eau chaude sanitaire sans couper le circuit de chauffage. En conséquence, les deux systèmes fonctionnent en alternance, ce qui évite la surchauffe du fluide et prolonge la durée de vie de l'échangeur de chaleur.

Une chaudière avec chauffe-eau intégré ne fournit pas seulement un volume suffisant d'eau chaude, mais permet également d'éviter une coupure prolongée du circuit de chauffage.

Le chauffe-eau intégré permet d'obtenir à tout moment de l'eau chaude à la température souhaitée, dont la réserve est assurée automatiquement. Alors qu'un système d'ECS instantané nécessite plusieurs minutes pour chauffer l'eau à la température requise.

Types d'exécution des chaudières à gaz à deux circuits

Les caractéristiques de fonctionnement des équipements à gaz sont largement déterminées par le type de réalisation de l'appareil de chauffage. Les chaudières modernes sont disponibles en deux formats : au sol et murales.

Lors du choix du type de réalisation, il faut tenir compte de la taille de la surface chauffée et de l'intensité d'utilisation du système ECS. Il faut comprendre que les chaudières murales sont plus compactes, mais ont une puissance bien inférieure.

La chaudière à gaz murale à double circuit se distingue par sa taille compacte et son design moderne, mais n'est efficace que pour chauffer de petites surfaces avec une consommation d'eau chaude modérée.

Le choix d'une chaudière bitube murale peut être justifié si la surface chauffée ne dépasse pas 200 m² et le débit total du système d'ECS ne dépasse pas 14 l/min.

Les dimensions réduites d'une chaudière murale, bien qu'elles semblent être un avantage, cachent en réalité de nombreux inconvénients. La compacité est obtenue en utilisant des tubes d'échangeur de chaleur plus fins. Outre leur durée de vie plus courte, il existe un risque de colmatage.

Dans les installations au sol, on utilise des échangeurs de chaleur en fonte plus massifs et plus fiables. Cela augmente non seulement la fiabilité de fonctionnement de l'appareil de chauffage, mais prolonge également sa durée de vie.

Avantages et inconvénients des appareils à double circuit

Les avantages d'un appareil de chauffage à double circuit sont les suivants :

• Consommation de carburant économique. Le point de comparaison est l'utilisation d'une chaudière à double circuit ou d'une chaudière à simple circuit avec un ballon d'eau chaude à chauffage indirect.
• Dimensions compactes. La grande majorité des chaudières à double circuit sont des appareils muraux. Ils peuvent être facilement installés aussi bien dans les buanderies que dans une petite cuisine.
• Polyvalence. Il n'est pas nécessaire d'acheter d'équipement supplémentaire ni de se soucier de sa compatibilité avec la chaudière.

Dans un seul appareil, un chauffe-eau instantané, un appareil de chauffage et une pompe de circulation sont déjà avantageusement combinés en un système automatisé unique.

Évidemment, outre les avantages, il y a aussi des inconvénients :

• Impossibilité de faire fonctionner simultanément le chauffage et le circuit d'eau chaude sanitaire. Par conséquent, une consommation importante d'eau chaude peut entraîner une baisse de la température dans la maison.
• Limitations de puissance des modèles muraux. En raison de la taille minimale du brûleur, les chaudières murales compactes ne peuvent pas assurer la température requise sous pression maximale. Ce défaut est observé lorsque les points de puisage sont éloignés.
• Sensibilité à la qualité de l'eau. L'échangeur thermique secondaire à plaques est exigeant quant à la qualité de l'eau consommée. La présence d'impuretés nécessite l'utilisation d'agents adoucisseurs et le nettoyage du fluide caloporteur.

Un autre critère d'évaluation d'une chaudière à double circuit est son coût. Le prix d'un chauffage à double circuit est plus élevé que celui d'un modèle à simple circuit.

Cependant, si l'on considère la présence d'un système d'eau chaude sanitaire et les solutions en cas d'installation d'une chaudière à simple circuit, le prix d'une chaudière à double circuit sera inférieur si l'on intègre un ballon de stockage à chauffage indirect dans le schéma.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo suivante vous présentera les composants structurels et le principe de fonctionnement des équipements de chauffage au gaz :

L'auteur de la vidéo présentera le raccordement d'une chaudière gaz à double circuit :

Une connaissance détaillée des caractéristiques et du principe de fonctionnement des appareils gaz à double circuit permet de déterminer les avantages de leur utilisation. L'achat de tels chauffages permettra d'économiser sur l'achat d'équipements supplémentaires nécessaires à l'organisation du système d'eau chaude sanitaire.

En cas de panne d'un circuit, l'autre peut être utilisé, et le remplacement d'un circuit coûtera toujours moins cher que la réparation d'un appareil de chauffage séparé. La chaudière à double circuit peut également être utilisée pendant la saison chaude, uniquement pour chauffer l'eau sanitaire, ce qui offre commodité et économies par rapport à l'achat d'appareils séparés.

Racontez-nous comment vous avez choisi une chaudière gaz à double circuit pour votre maison/appartement/maison de campagne. Quel a été le critère décisif dans votre choix ? Partagez, s'il vous plaît, des informations utiles sur le sujet, des photos dans le bloc ci-dessous, posez vos questions.