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> Les nouvelles générations de chaudières cogénératrices.

Jack

Groupe: Webmaster
Lieu : Banize

* 17/11/2008, 15:35
Message #1
Qui n'est pas perdu actuellement dans tout ce qui peut exister en matière de chauffage? Les chaudières à ventouse, à bois en bûches, granulés, plaquettes, la géothermie (verticale, horizontale, à gaz, à eau...), le solaire (photovoltaïque, thermique), etc.

J'ai trouvé un nouveau produit, peut-être idéal pour le milieu rural: la chaudière cogénératrice.
La cogénération est la production simultanée d’une énergie mécanique, le plus souvent transformée ensuite en électricité , et de chaleur à partir d’une même source d’énergie.
La cogénération possède un bien meilleur rendement en énergie primaire qu’un système traditionnel de fourniture énergétique : chaudière pour la chaleur (eau chaude, chauffage) + centrale électrique pour l’électricité. La micro-cogénération permet donc une économie sur les ressources énergétiques.

Cette année la première chaudière à pellets (granulés de bois) cogénératrice est sortie. Les pellets sont de la sciure agglomérée en petit cylindres (très légers avec un excellent rendement et peu d'humidité).

Description du fonctionnement d'une chaudière cogénératrice de marque Sunmachine.
Les granulés de bois sont aspirés depuis le silo de stockage dans le silo tampon du Sunmachine. Une vis sans fin plongée dans ce silo alimente le brûleur. Les granulés de bois sont gazéifiés dans une première chambre, l’alimentation en oxygène secondaire permet la combustion du gaz de bois à l’intérieur de la seconde chambre : le cylindre chaud du moteur Stirling. La flamme créée est aspirée vers le bas par le ventilateur d’extraction des fumées. Le cylindre du moteur Stirling est chauffé directement par la flamme du gaz de bois.

Image attachée

Le moteur Stirling est enfermé dans un bloc étanche sous pression d’azote à 33 bars. Le bloc constitue le stator de l’alternateur incorporé au moteur, qui produit entre 1.5 kW et 3 kW électrique en fonction du besoin de chauffage.

1 – Remplissage du silo tampon
Le silo tampon a une capacité de 80 litres. Il permet d’avoir une autonomie d’environ une journée. Le remplissage peut être programmé à heure fixe choisie par l’utilisateur ou déclenché par un capteur de niveau dans le silo.
Les granulés sont amenés par aspiration depuis le silo de stockage (longueur 20 m max.), des vannes à boisseaux sphériques permettent de maintenir le silo tampon étanche en dehors des phases de remplissage de celui-ci.

2 – Alimentation et allumage du brûleur
La vis sans fin fait avancer les granulés jusqu’au brûleur, selon la demande : en fonction des besoins de chauffage, la quantité d’air de combustion et de granulés est gérée par une analyse des fumées par une sonde Lambda.
Pour l’allumage, le brûleur est préchauffé à 300°C (alimentation électrique) afin de commencer la gazéification des granulés. Ensuite la température est maintenue à plus de 1000°C par l’arrivée régulière des granulés.

3 – Production thermique
La régulation permet de moduler la puissance thermique produite
de 4.5 à 10.5 kW en fonction de la demande. Un échangeur à plaque permet de dissocier le circuit hydraulique du moteur Stirling de celui du réseau de chauffage, afin de
s’assurer que le circuit interne du Sunmachine restera propre.

4 – Production électrique
4.1 – Cycle Stirling
Le moteur Stirling de Sunmachine ® utilise le cycle alpha c’est à dire à deux pistons décalés : l’un d’eux force le gaz contenu dans le moteur à circuler du point chaud (cylindre dans la
chambre de combustion) au point froid (système de chauffage central), l’autre reçoit la puissance motrice due à la variation de pression du gaz contenu dans le moteur. Le démarrage est amorcé électriquement. Ensuite le cycle compression-détente tourne entre 500 tr/mn pour une puissance électrique produite de 1.5 kW et 1000 tr/mn pour 3kW.
4.2 – Rendement
L’optimum de rendement de production électrique est obtenu pour une puissance thermique de 7,5 à 8 kW sur un circuit basse température. A partir d’une puissance thermique de 7,5 kW, l’alternateur produit 3 kW si le retour chauffage est à 30°C. Au-delà de 7,5 KW, la production électrique est stable à 3 kW, même si le retour chauffage est chaud. Pour une puissance thermique de 4,5 kW, la puissance électrique fournie est de 1,5 kW. Lorsque le brûleur s‘arrête, le moteur Stirling fonctionne encore pendant environ 15 mn, restituant ainsi l’énergie électrique demandée pour l’allumage du brûleur et le démarrage du moteur.

5 – Raccordements
Tous les raccordements sont rassemblés en partie basse, sur un côté du Sunmachine.

5.1 – Raccordements hydrauliques

Image attachée

5.2 – Raccordements électriques
L’alternateur du moteur Stirling produit de l’électricité en fréquence variable en fonction de la puissance demandée. Une carte électronique permet de rectifier les trois phases
avant d’injecter l’énergie électrique dans un onduleur externe qui convertira le signal aléatoire produit par le moteur pour le caler à celui du réseau électrique en monophasé 50 Hz.

5.3 – Raccordements des fumées
La longueur maximale du conduit de fumée est de 20 m. Du fait de l’excellente combustion et de l’extraction mécanique des gaz de combustion, le diamètre d’évacuation n’est que de 25 mm.

6 – Régulation
La régulation électronique permet de gérer 3 zones de chauffage et une zone de production d’eau chaude sanitaire. Le menu est accessible par une interface graphique avec écran tactile. L’ensemble des paramètres du Sunmachine sont enregistrés dans la carte depuis la
mise en route. A tout moment, ces données peuvent être consultées à l’aide d’un ordinateur.

7 – Installation
Pour la mise en place du SunmachinePellet, il est possible de démonter les parois (4 faces + couvercle) ainsi que le réservoir, et l’ensemble brûleur-chambre de combustion. Il est recommandé d’associé le SunmachinePellet avec un ballon sanitaire de 750 litres. Ce volume permet de faire fonctionner le moteur correctement pendant les phases été. C’est à dire qu’il permet de faire fonctionner plus longtemps le moteur dans sa plage nominale de production électrique. Le couplage avec un ballon tampon de grande capacité (750 ou 1000 litres) permet d’obtenir un gain en puissance de chauffage effective. La température du ballon sera contrôlée par le Sunmachine et sera inférieure à 70°C.

8 – Sécurités
Pression d’azote : <27 bars : mise en sécurité.
Pression d’azote : 36 bars à chaud, 33 bars à froid.
Retour chauffage : T° > 70°C : arrêt du SunmachinePellet.
Frein électromagnétique sur résistance interne en cas de coupure du réseau.
Soupape à 40 bars sur la chambre Stirling côté azote.
Soupape de sécurité 3 bars côté chauffage.
2 sondes de température sur le réseau de tube dans le brûleur.
Mesure de dépression des fumées.
Vase d'expansion et soupape sur fluide interne du moteur Stirling (liquide permanent).

9 – Entretien
Les parois du caisson sont démontables et le réservoir est monté sur charnière de façon à dégager l’accès au brûleur.

8.1 – Brûleur
Le brûleur doit être nettoyé une fois par an (2 fois par an si le nombre d’heures de fonctionnement est supérieur à 5000). La plaque support du foyer, en acier, devra être remplacée tous les 2 ou 3 ans, en fonction de son état.
8.2 – Moteur Stirling
Le moteur Stirling fonctionnera 80 000 heures sans nécessiter de maintenance. Au-delà, il faudra prévoir de remplacer les 6 roulements à billes et les segments polymère du piston du
moteur.
La pression de la chambre du moteur Stirling est contrôlée par une sonde ; si cette pression est inférieure à 27 bar, une alarme signale l’incident et le Sunmachine se met en défaut. Il faut alors remettre la pression d’azote à 33 bars.
8.3 – Vase d’expansion Stirling
Le vase d’expansion doit être gonflé à 1,5 bar ; le liquide contenu dans le moteur est permanent et ne doit pas être remplacé.

Image attachée Image attachée
- Puissance thermique de 4,5 à 10,5 kW
- Puissance électrique de 1,5 à 3 kW
- Rendement global d'environ 90%




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Jack

Groupe: Webmaster
Lieu : Banize

* 17/11/2008, 16:01
Message #2
Il y a un second type de chaudière qui verra le jour dans quelques mois ou années (il y a des soucis techniques): la chaudière cogénératrice à plaquettes.
Les plaquettes sont du bois déchiqueté. On a souvent tendance, à tord, à imaginer que ce sont des plaques de bois.

Les plaquettes sont intéressantes pour au moins 4 raisons:
- si vous avez des taillis, un bois, ou des terres avec des haies. Vous pouvez vous occuper à déchiqueter votre bois à l'aide d'un tracteur ou d'un micro-tracteur et une déchiqueteuse.

- tout est recyclé! je me rappelle il y a une dizaine d'année lorsque certains brûlaient dans un pré, pour se débarrasser, des branchages et bois! Avec des troncs de la taille d'un poing!
Déjà cela commence à changer.
Avec le déchiquetage, tout ce qui est à base de bois est récupéré, rien n'est gaspillé.

- vous n'avez pas d'espaces qui contiennent du bois? Vous l'achetez à une entreprise locale et vous faites fonctionner ainsi la vie locale! ...plutôt que les pétroliers.

- le prix des plaquettes est bas, surtout par rapport au fuel.

Inconvénients:
- prix de l'installation prohibitif (25000 euros pour une chaudière cogénératrice (seule!) à pellets...ce sera plus pour la version plaquette).

- ce type de chauffage convient difficilement à un logement situé dans une zone urbanisée, à cause de la place que cela demande: chaudière + un silo énorme (10-20m3 environ pour être tranquille).

Exemple de chaudière à plaquettes:

Image attachée

Image attachée
1. Chaudière 2. Ventilateur d'air 3. Air primaire 4. Air secondaire préchauffé
5. Allumeur automatique 6. Vis d'entrée chaudière 7. Clapet coupe feu
8. Moteur du clapet 9. Moteur de vis d'entrée 10. Moteur de vis d'extraction
11. Vis d'extraction de silo 12. Extracteur à lames 13. Couvercle de sécurité
14. Armoire de commande et de régulation



Différentes configurations peuvent être envisagées pour le stockage:

Image attachée Image attachée




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Jack

Groupe: Webmaster
Lieu : Banize

* 17/11/2008, 16:24
Message #3
Quelques chiffres utiles:
1m3 de plaquettes=100 L de fioul pour du feuillus a 20% d'humidite
1m3 de plaquettes=75 a 80 L de fioul pour du bois blanc
feuillus =230kg/M3
bois blancs = 180kg/M3

Pour une maison de 150 m2 (chauffage et eau chaude sanitaire) il faut 30000 kWh par an :
Electricité 30000 kWh 3330 ¤
Propane 2350 kg 3250 ¤
Fioul 3000 litres 2000 ¤ (fin 2008)
Gaz naturel 3000 m3 1800 ¤
Bois granulés 6300 kg 1500 ¤
Bois bûches 20 stères 900 ¤
Bois plaquettes 30 m3 apparents 700 ¤

Liens utiles:
http://www.init-environnement.com
http://www.forumdesforums.com
http://www.boisenergie-salonvirtuel.com/
http://www.kwb.at
http://www.sunmachine.fr/
http://www.itebe.org


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Jack

Groupe: Webmaster
Lieu : Banize

* 17/11/2008, 16:38
Message #4
La Sunmachine (capot enlevé et donc très bruyante):


Source




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papounet

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Lieu : La Creuse

* 17/11/2008, 17:06
Message #5
Intéressant, mais cela suppose d'avoir une installation de chauffage central par circulation d'eau. Ce type de chaudière vient en remplacement d'une chaudière fuel, gaz ou charbon.



Aime la vérité mais pardonne à l'erreur. Voltaire

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Jack

Groupe: Webmaster
Lieu : Banize

* 17/11/2008, 17:40
Message #6
Oui, mais d'autres verront le jour dans les prochaines années probablement. Comme par exemple le chauffage basse température pour la circulation de l'eau dans les sols...

Beaucoup de personnes ont enlevé leur installation de chauffage central suite à une rénovation. Je ne le dirai jamais assez: erreur!!! Les différentes possibilités de chauffage évoluent très vite (comme les prix), et on ne sait pas exactement de quelle manière on se chauffera dans les prochaines années pour éviter le surcoût "carburant".
A partir de 2010 l'électricité devrait augmenter, mais on ne sait pas dans quelles proportions...

Cela voudrait dire Papounet que tu n'as pas de chauffage central?




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papounet

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Lieu : La Creuse

* 17/11/2008, 18:13
Message #7
Oui Jack, pas de chauffage centrale par circulation d'eau. Ma maison étant une ancienne bâtisse entièrement restaurée (l'extérieur par un professionnel et l'intérieur par moi-même aux dernières normes en matière d'isolation), elle est équipée d'un chauffage par radiateurs électriques (rayonnants et chaleur douce) ainsi que par un poêle à bois (installé à l'intérieur de la grande cheminée). Je reste très compétitif par rapport à mes voisins qui se chauffent au fuel dans des maisons qui, de par leur âge, ne bénéficient d'une isolation performante.

J'étudie les possibilités d'installation d'une petite éolienne et/ou des panneaux photovoltaïques...



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Jack

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* 17/11/2008, 20:35
Message #8
Houla! Papounet qui se chauffe à l'énergie nucléaire!!! Tu nous avais caché ça!... tongue.gif
A mon avis le plus urgent c'est de trouver une alternative à l'électrique. A cause de la flambée des prix du pétrole, beaucoup sont passés au tout électrique. En plus les voitures électriques vont se vendre dans les 2-3 ans comme des petit pains. On risque donc de connaître soit une pénurie d'électricité (coupures pendant les hivers et aux "heures de pointe"), soit une flambée des prix de l'électricité pour inciter les gens à changer...
Le gouvernement a anticipé la demande, mais probablement un peu tard, car les centrales nucléaires ne vont pas être achevées tout de suite...

Je vais créer un sujet sur les éoliennes, je connais 2-3 bricoles de base. Si tu en apprends plus, n'hésite pas à nous les faire partager!




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papounet

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Lieu : La Creuse

* 18/11/2008, 07:57
Message #9
CITATION(Jack @ 17/11/2008, 20:35) *
Houla! Papounet qui se chauffe à l'énergie nucléaire!!! Tu nous avais caché ça!... tongue.gif
A mon avis le plus urgent c'est de trouver une alternative à l'électrique. A cause de la flambée des prix du pétrole, beaucoup sont passés au tout électrique. En plus les voitures électriques vont se vendre dans les 2-3 ans comme des petit pains. On risque donc de connaître soit une pénurie d'électricité (coupures pendant les hivers et aux "heures de pointe"), soit une flambée des prix de l'électricité pour inciter les gens à changer...


Ce choix était pertinant car allié à une bonne isolation, il me fait consommer moins que d'autres qui se chauffent et brûlent du fuel, du gaz dans des habitations courant d'air... De l'électricité, il y en a partout dans nos modes de vie, et toutes les chaudières qu'elles soient au gaz, au fuel, au charbon, au bois, en ont besoin pour faire fonctionner les accélérateurs, les dispositifs de sécurité (sonde détectrice...), les appareils de régulation (thermostat...) et même cette nouvelle chaudière que tu nous présentes à également besoin d'électricité. Je ne parlerais pas de tous les appareils électroménagers (du rasoir aux multiples chargeurs de batteries pour les téléphones portables, en passant par les téléviseurs, le home cinéma, les lecteurs de dvd, l'ordinateur, la console de jeux du p'tit dernier, et le moulin à café, le grille-pain, le lave-vaisselle, le lave-linge, le sèche-linge, le couteau électrique, la machine à coudre, etc, etc), de l'éclairage (intérieur, extérieur), de l'outillage et de tous les équipements de confort (tous en veille !) dont certaines maisons sont truffées et qui, au final, font grimper d'une façon plus que significative la facture d'électricité des heureux utilisateurs !

Si je compare ma facture annulle d'électricité représentant la totalité de ma consommation énergétique (y compris le chauffage), je consomme moins que certains qui se chauffent avec une énergie fossile et qui en plus consomment de l'électricité (en parti nucléaire) pour le reste de leur confort. CQFD.



Aime la vérité mais pardonne à l'erreur. Voltaire

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Jack

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Lieu : Banize

* 18/11/2008, 08:38
Message #10
CITATION
même cette nouvelle chaudière que tu nous présentes à également besoin d'électricité.

Elle consomme une très petite partie de l'électricité qu'elle produit.

Le tout est de minimiser au maximum sa consommation électrique. C'est pour cela que j'avais dit en parlant de la voiture électrique qu'il fallait en parallèle investir dans des panneaux solaires ou autres.
Des "maisons courant d'air" qui se chauffent au fioul! La note doit être salée!!!




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