Fonctionnement d'une chaudière à granulés de bois |
 |
 |
 |
|
|
Fonctionnement des chaudièresSOMMAIRE APPROVISIONNEMENT EN GRANULÉS
APPROVISIONNEMENT EN GRANULÉSLes chaudières disposent d'un système de transfert des granulés. Un aspirateur, situé sous le silo de stockage de la chaudière crée une dépression dans l'ensemble constituant la chambre d'aspiration. Cet ensemble contient les éléments suivants:
C'est lui qui va créer la dépression à l'intérieur de l'ensemble. Il sert de stockage temporaire pendant le cycle d'aspiration. Lors du lancement d'un cycle, la dépression générée ferme le clapet la confinant dans le circuit d'aspiration - reflux de l'ensemble d'aspiration. À la fin d'un cycle, le moteur d'aspiration s'arrête, il n'y a donc plus de dépression dans l'ensemble et le poids du granulé accumulé dans le silo lors du cycle contraint le clapet à l'ouverture. La masselotte permet le retour du clapet vers une position proche de la fermeture, nécessaire pour que ce clapet soit plaqué lors de l'aspiration. Ils bouclent le cycle d'acheminement. Le tuyau servant à l'alimentation de granulés est branché à une extrémité sur le système d'extraction du silo de stockage (sonde d'aspiration, vis sans fin,...) et à l'autre extrémité coté chaudière, sur le dessus du silo intermédiaire. Le reflux sert à renvoyer l'air, aspiré dans le tube de flux et chargé de poussières, depuis le système d'aspiration vers le silo de stockage, en point haut dans le cas d'une solution de puisage par sonde d'aspiration ou directement sur la vis sans fin.
COMBUSTION DU GRANULÉLa chaudière dispose désormais d'un silo interne plein de granulés. Il faut maintenant effectuer la combustion de ce dernier et exploiter l'énergie thermique générée :
Avant le lancement (ignition) du processus de combustion, la chaudière effectue un nettoyage de grille comme détaillé plus haut. Lorsqu'un certain nombre de rotations de la vis d'alimentation en granulés ont eu lieu, la chaudière lance son « allumeur ». Il s'agit d'un appareil fonctionnant sur le principe d'un décapeur thermique, d'une puissance de 1100W environ. Il chauffe une résistance et envoie l'air très chaud, à l'aide d'une soufflerie, sur les granulés présents sur la grille du bruleur. L'air chaud pulsé transite par un tuyau/guide coudé qu'il convient de maintenir dégagé de tout dépôt de calamine ou d'agrégat de granulés en partie consumés. L'allumeur a une durée de vie de 600 heures environ. Cela correspond à environ 10 ans de marche de chauffage. En cas de dysfonctionnement, le message « 1e récipient de pellets est vide » est affiché. L'arrêt de l'allumeur est commandé par le taux d'oxygène mesuré par la sonde lambda. La chaudière vient de démarrer. Le calculateur va maintenant équilibrer en permanence la production d'énergie en fonction du besoin, pour le chauffage ou l'eau chaude sanitaire. Pour cela, la régulation électronique pilote les éléments suivants: Sans entrer ici dans le détail des caractéristiques modulantes de la chaudière, il convient néanmoins de rappeler sa capacité de régulation de sa combustion. Cette régulation permet de faire varier la puissance thermique fournie de 0 à 100% de sa puissance nominale. Lorsque la demande thermique a été fournie, la chaudière descend jusqu'à son état de « ralenti », permettant la fourniture d'énergie minimale, sans pour autant la mettre en arrêt. Ce stade permet ainsi à la chaudière de reprendre son fonctionnement normal rapidement et de fournir rapidement de l'énergie, ce qui ne serait pas le cas si elle était arrêtée. L'état de ralenti se change en arrêt si aucune demande thermique n'a eu lieu depuis un certain temps. Lorsqu'il n'y a aucune demande thermique, la chaudière se met « en attente ». Dans cet état, un message « EN ATTENTE » est affichée. La chaudière est toujours sous tension, prête à redémarrer si l'énergie thermique stockée n'est pas suffisante pour répondre à une éventuelle demande. LA RÉGULATIONCette partie détaille les éléments (paramètres) pris en compte par la régulation électronique, ainsi que les opérations de commande que celle-ci va envoyer aux différentes parties de la chaudière, comme aux éléments liés à l'hydraulique (gestion des éléments de circulation des fluides: circulateurs, vannes motorisées,...).
Le calculateur a besoin d'informations pour optimiser le fonctionnement de la chaudière et garantir la sécurité du processus. Ces informations lui sont fournies par des sondes, réparties en 2 familles : Ce capteur releve la température sur la vis d'alimentation en granulé. En cas de dépassement du seuil de sécurité, la chaudière coupe automatiquement son l'alimentation électrique afin d'éviter une combustion du granulé en dehors du bruleur. C'est un bulbe cuivré relié à un bilame agissant en tant que disjoncteur. Lorsque la température du corps de chauffe dépasse le seuil de sécurité, la chaudière se met « en sécurité », elle coupe automatiquement son alimentation électrique. Un bouton de réarmement se trouve sur le côté de la chaudière, permettant la réalimentation électrique de la chaudière. Attention: Le bouton de réarmement ne peut être utilisé que si la température est redescendue en dessous du seuil de sécurité. Une sonde de forme allongée (environ 10cm) est placée sur la sortie des fumées de la chaudière et indique la température de celles-ci. Cette donnée est traitée par la régulation électronique et prise en compte dans la gestion de la combustion. Il ne s'agit pas là d'un critère de sécurité. Si les fumées sont très chaudes, en amont le corps de chauffe le sera bien plus et la sécurité assurée par le bulbe thermique fera son office. Cette information est visible sur la régulation électronique. Elle indique la température relevée à l'intérieur du carènage métallique de la régulation électronique. En cas de surchauffe, elle coupe l'alimentation électrique du boitier, afin d'éviter toute détérioration de l'appareillage électronique embarqué. Comme son nom l'indique, elle remonte la température extérieure mesurée. Cette sonde ne fais pas partie des éléments précablés en usine. Elle doit être reliée à la carte électronique principale d'un côté et fixée à l'extérieur de l'habitation sur la face nord du bâtiment. Elle permet d'anticiper le fonctionnement de la chaudière en fonction des variations thermiques extérieures. Il s'agit d'une information thermique remontée du ballon de stockage de l'Eau Chaude Sanitaire. La sonde effectuant se travail doit être placée dans un doigt de gant à l'intérieur du ballon de stockage ECS. Ce dernier peut-être simple (alimenté en eau chaude par la chaudière) ou mixte (alimenté en eau chaude par d'autres sources thermique: solaire, électrique, gaz,...). Actuellement, les chaudières sont capables de gérer jusqu'à 4 circuits de chauffage mélangés. Chaque circuit se voit doté d'une sonde en applique sur le départ, l'autre côté de la sonde doit être reliée au bloc électronique concerné. D'autres capteurs sont nécessaires au fonctionnement automatique de la chaudière:
Les débimètres massiques informent le calculateur des quantités d'air primaire et secondaire participant à la combustion. Comme nous l'avons vu plus haut, lors de son remplissage en granulé, la chaudière effectue une série de cycles d'aspiration. Afin de ne pas effectuer des cycles inutilement, un capteur de métal est positionné sur l'entonnoir intermédiaire et indique la position du clapet de fermeture de l'entonnoir. Lorsque le silo est plein, le clapet reste bloqué en position basse par le granulé. Au bout de deux cycles consécutifs où aucune information de « clapet fermé » n'est remontée à la régulation électronique, celle-ci considère que son silo interne est plein. Comme nous l'avons vu plus haut, la grille du bruleur est placée sur deux rails et sa mobilité est assurée par une came, elle-même mise en mouvement par un moteur. La chaudière effectue fréquemment des opérations de nettoyage du bruleur en actionnant cette came. Un capteur informe la régulation électronique de la position de la grille. Il est placé sur la course de la came et fonctionne en mode 1/0, ouvert/fermé. L'ensemble de ces informations permet à tout moment au calculateur :
|
, Effectue les tests et les opérations (cycles d'aspirations, erreurs,...). C'est grâce à elle que peut s'effectuer l'aspiration, entre autres fonctions, et donc le remplissage du silo de la chaudière. Les cycles d'aspirations sont « programmés » dans la régulation électronique pour s'effectuer à des horaires qui ne dérangent pas le client (l'aspiration est particulièrement bruyante!) et permettant un remplissage correct du silo chaudière. Par défaut, ces cycles sont programmés pour s'effectuer à 8h du matin et à 20h le soir. L'aspiration est composée d'une série de cycles d'environ 12 secondes et au nombre de 40. Ces valeurs sont paramétrables sur la régulation électronique, il est d'ailleurs conseillé de les adapter à la configuration en place (distance chaudière/silo de stockage, dénivelé, système de déssilage,...)
La chaudière est dotée, comme toute chaudière, d'un bruleur. Ce dernier est en fait une grille en acier à haute résistance thermique dont les trous qui la criblent servent à laisser filtrer le comburant (air) destiné à la combustion. Cette grille est mobile sur deux rails, lui permettant de « s'ouvrir » ou de se « fermer ».
Le granulé est acheminé depuis le silo interne de la chaudière vers le brûleur par une vis sans fin. Cette vis effectue une rotation sur son axe, pas à pas. C'est à dire qu'elle ne tourne pas de manière continue, mais effectue des portions de rotation déterminées par le besoin en granulés de la chaudière. Ce dernier est la résultante d'une formule prenant en compte les données suivantes:
Elle fournie au calculateur la teneur en oxygène des gaz de fumée, lui permettant de détecter s'il y a combustion et d'ajuster les quantités d'air comburant. Lorsqu'il n'y a pas de combustion, la sonde se recale sur la teneur en oxygène de l'air, à savoir 20,95%.