Chaudière

Une chaudière est un réservoir contenant un Liquide caloriporteur et pourvu d'un dispositif de chauffage le foyer dans le cas du bois et du charbon et d'un bruleur pour le fioul ou le gaz. Son but est de produire et stocker de l'énergie thermique dans ce liquide et d'utiliser cette énergie en action mecanique par ex : locomotive, navire ou a des fin de chauffages de locaux. Le liquide chauffé est transporté avec tuyauteries jusqu'au lieu d'utilisation. Le liquide (chaudière a tube d'eau) ou la vapeur (chaudière à tube de fumée) produite sort par une tuyauterie fixée sur sa partie haute et revient par une autre tuyauterie fixée sur sa partie basse après avoir circulé et s'être refroidi.

Définition scientifique : dispositif permettant d'augmenter la température d'un Liquide caloriporteur en vue de transporter de l'énergie thermique. Le liquide est qualifié de caloporteur.

Exemples

• Une chaudière de chauffage central, sert à distribuer de la chaleur dans différents locaux. La restitution de chaleur s'effectue avec radiateurs ou de convecteurs. Le liquide employé est le plus souvent de l'eau. Un second circuit peut assurer l'eau chaude sanitaire (douche, etc. ). Les fumées des chaudières classiques contiennent de l'eau à l'état vapeur produit lors de la réaction de combustion (voir PCI).
• Les chaudières à condensation, légèrement plus onéreuses, sont équipées d'un échangeur supplémentaire au niveau du rejet des fumées où circule l'eau de chauffage avant son introduction dans la chaudière. Ceci sert à condenser et par conséquent de récupèrer l'énergie latente de condensation contenue dans l'eau à l'état vapeur des fumées (voir PCS), donnant l'illusion d'un "rendement" supérieur à 1. Ces chaudières sont intéressantes uniquement quand la température d'introduction dans la chaudière est basse (environ 40°C au lieu des 60°C habituelle). La durée de vie d'une chaudière de bonne marque et soigneusement entretenue chaque année peut dépasser 35 ans; quelle que soit la marque, elle dure rarement moins de dix sauf négligence ou choix de remplacement par un modèle plus performant.
• Les chaudières pulsatoires qui obtiennent un rendement proche des 111% PCI et reposent sur un principe de combustion différent des chaudières classiques.
• Une chaudière de locomotive à vapeur chauffe de l'eau jusqu'au stade de la vapeur en surpression, cette vapeur en se détendant dans des pistons délivre une force mécanique qui est utilisée pour déplacer la locomotive.
• Les dispositifs de nettoyage vapeur en vogue dans les années 1990-2000 comportent une chaudière à circuit non fermé produisant la vapeur d'eau.
• Une chaudière utilisée pour apporter à un procédé industriel, chaleur et/ou force.
• Une centrale nucléaire utilise le principe de la chaudière. La réaction nucléaire chauffe un liquide, qui se réchauffe jusqua devenir de la vapeur et dentrainer un alternateur.
• La chaudière à granulés.

Types

On peut distinguer les chaudières essentiellement par leur architecture interne

à tube de fumées

C'est historiquement le premier type de construction, les gaz résultants de la combustion dans le foyer, circulent ensuite à travers la masse du caloporteur, le plus souvent de l'eau au moyen de tubes, avant d'être évacués par la cheminée. Les premiers modèles utilisait une circulation verticale, plus facile à réaliser, du fait de la convection des gaz, mais ensuite, on réalisa des chaudières avec un arrangement horizontal, plus adaptées, à l'utilisation pour le chemin de fer ou la navigation.

à tube d'eau

Dans cette construction, c'est le caloporteur qui circule dans les gaz de combustion. L'avantage de cette formule est en particulier la sécurité de ne pas avoir de grandes quantités d'eau dans la chaudière même, qui pourrait en cas de rupture mécanique, entraîner une création explosive de vapeur. Elles furent qui plus est fréquemment équipées de surchauffeur, qui laissait circuler la vapeur dans la partie haute des gaz, augmentant par conséquent la température de celle-ci à pression constante.

Les chaudières peuvent utiliser différents combustibles et/ou énergies : (bois, charbon, fioul, gaz, électricité…) Pour les chaudières utilisant un combustible, la circulation des gaz de combustion peut être naturelle (par convection naturelle) ou forcée (ventilateur)

à circulation forcée

Dans ce type de chaudières, la circulation de l'eau dans les tuyauteries est assurée avec une pompe nommée aussi circulateur dans le cas du chauffage central. Cette configuration est indispensable lorsque le diamètre de la tuyauterie est réduits ce qui est le cas le plus général aujourd'hui vu que cela diminué l'encombrement de l'installation

à circulation naturelle

La circulation de l'eau dans une chaudière à tube d'eau est particulièrement importante pour éviter la formation des zones sèches où le métal est susceptible de fondre sous l'effet de la chaleur (radiation). Dans les chaudières à circulation naturelle, l'eau d'appoint (eau froide) est introduite dans un ballon supérieur, vu que la densité de cette eau est plus grande que celle de l'eau plus chaude déjà existante, elle va descendre naturellement par différence de densité. Durant cette descente, elle commence à prendre la chaleur jusqu'à atteindre une zone ou elle devient particulièrement chaude et sa densité bien plus faible, dans ce cas, elle monte et revient au ballon dans lequel elle a été introduite. Ce mouvement parcouru par l'eau (on peut imaginer la trajectoire d'une seule goutte) n'était pas obtenu avec une pompe : pour cela, il est nommé : à circulation naturelle.

Liens et documents externes

• Le chauffage - Energie+ - UCL (soutien de la D. G. T. R. E. )

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