Le calcul du débit calorifique du brûleur gaz – top gaz
Podcast durée 14:40 Le calcul du débit gaz-top gaz-sur un brûleur gaz
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Lorsque que l’on arrive sur une chaudière que l’on ne connait pas il est important de connaître la puissance calorifique que produit le brûleur en grande allure et en petite allure…
4.1 Le calcul de la puissance flamme du brûleur.
4.3 Le calcul du débit en normaux m3/h.
4.4 Le calcul du débit en m3/h réelle.
5 Le contrôle du débit gaz sur le brûleur.
1 Avertissement.
Ce document n’est qu’une aide, un support pour les révisions des bases des sujets qu’ils traitent.
Il peut y avoir des erreurs et des inexactitudes, gardez toujours ça en tête.
Si vous voulez signaler des erreurs ou apporter des précisions vous pouvez le faire en commentaire en bas de l’article.
Note sur l’auteur :
Étant actuellement en recherche d’emploi depuis 5 mois dans le génie climatique (en attendant je travaille en intérim dans la maintenance industrielle et en tant qu’électricien industriel) je fais ces articles pour faire le point sur ce qui est important ou pas (pour moi) à savoir par cœur pour être opérationnel le jour J dans la maintenance des équipements thermiques.
J’ai fait une formation de Technicien de Maintenance des Équipements Thermiques à l’AFPA de Lardy. En octobre 2010 j’ai eu le titre professionnel de technicien de maintenance des équipements thermiques. Cette formation, je l’ai faite dans un but bien précis : acquérir de nouvelle compétence pour progresser.
Déjà 5 mois se sont écoulé, il est temps pour moi de retravailler en profondeur les sujets de la maintenance des équipements thermiques car certaines de mes connaissances sur ces sujets s’affaiblissent dangereusement (brûleur gaz, fioul, hydraulique, froid, régulation).
Les ressources :
Le blog :
http://www.e-genieclimatique.com
2 Introduction.
Lorsque que l’on arrive sur une chaudière que l’on ne connait pas il est important de connaître la puissance calorifique que produit le brûleur en grande allure et en petite allure.
Cela permet de savoir si la puissance du brûleur correspond bien à la puissance nominale de la chaudière, c’est-à-dire sa puissance maximum pour produire de l’eau chaude.
En petite allure ce qui déterminera la puissance minimum, c’est la température des fumée minimale acceptée par la chaudière, cette température est indiquée par le constructeur, le but est de ne pas avoir de condensation de la vapeur d’eau produit par les fumées sous peine, à terme de détruire la chaudière, sauf si la chaudière est prévu pour comme les chaudières à condensation.
Le fabricant a prévu que sa chaudière fonctionne dans une plage de puissance qu’il faut absolument respecter.
Pour cela on a besoin de faire un TOP GAZ. Le TOP GAZ, c’est en réalité un calcul de débit gaz mais on appelle ça comme ça parce que l’on fait comme un « TOP départ» avec un chrono ou une montre.
Le Top Gaz permet de connaître précisément la puissance développée par le brûleur.
3 La préparation du travail.
La collecte des informations de base.
1. Je récupère sur la plaque signalétique la valeur de la puissance nominale de la chaudière, la puissance minimum et la valeur de son rendement.
2. J’identifie le gaz utilisé et son PCI (pouvoir calorifique inférieur du gaz).
(en générale du gaz naturel : c’est du méthane CH4 avec PCI 10.4 KWh / m3 (n) au CNTP condition normale de température et de pression, soit à 0°C et 1013 mbar )
3. Lorsque le brûleur est en fonctionnement je relève la pression gaz en amont du compteur gaz du brûleur (et pas en amont du multibloc gaz) avec un manomètre adapté. Attention s’il y a plusieurs brûleur dans la chaufferie, ils sont souvent 2 , il faut mettre les 2 en marche car si l’installation a mal été dimensionnée les pertes de charges peuvent faire chuter la pression du gaz, comme par exemple la pression peut passer de 300 mbar à 250 mbar. Si l’installation a bien été conçue la pression reste stable à 300 mbar.
manomètre avant compteur gaz du brûleur
Le compteur gaz du brûleur (en haut à droite)
4. Lorsque le brûleur est en fonctionnement, (pour que le gaz qui se trouve dans la tuyauterie circule et indique ça véritable température), je relève la température du gaz qui passe dans le compteur. (il y a toujours un thermomètre de contact sur une tuyauterie gaz pour avoir cette valeur, s’il n’y en a pas il faut se poser des questions sur la chaufferie.)
Une fois les informations collectées je peux passer aux calculs.
4 Le Calcul du TOP GAZ.
4.1 Le calcul de la puissance flamme du brûleur.
Avant de faire un TOP GAZ j’ai besoin de savoir à combien devrait être réglé mon brûleur pour faire passer la puissance calorifique / thermique à la chaudière.
Prenons l’exemple d’une chaudière de PN de 740KW avec Ƞ=90% ( PN =puissance nominale Ƞ = rendement ).
Note sur les puissances : il y a 3 types de puissances :
- La puissance absorbée que nous appèlerons Qn, aussi appelez débit calorifique, c’est la puissance flamme.
- La puissance nominale que nous appèlerons Pn, C’est la puissance optimale de fonctionnement.
- La puissance utile que nous appellerons Pu, on peut dire que la puissance nominale c’est 100% de la puissance utile, un brûleur à air soufflé modulant, en générale peut fonctionner de 30 % à 100% de sa puissance nominale. Si je règle mon allure à 30 % de sa puissance nominale, je pourrais dire que l’allure minimum à une Puissance utile de 30% dit différemment la puissance utile est la puissance réelle en exploitation, le brûleur modulant sera rarement à sa puissance nominale.
4.2 La formule utilisée.
Avant de voir le calcul on va s’intéresser à la formule que l’on va utiliser. La formule utilisait pour ce calcul vient de l’équation des gaz parfaits : PV=nRT
P c’est la pression en Pascal
V c’est le volume en m3
n c’est le nombre de mole.
R c’est la constante molaire des gaz parfaits qui vaut R=8.314 J./°K.mol
T c’est la température en °K
De cette équation on sort les lois des gaz parfaits.
La loi de Boyle Mariotte : à température constante le volume V d’un gaz est inversement proportionnel à la pression P soit PV=Constante.
La loi de Gay-Lussac : à pression constante le volume V d’un gaz est proportionnel à sa température absolue T, soit V/T = Constante
La loi de Charles : à volume constant, la pression P d’un gaz est proportionnelle à sa température absolue T, soit P/T=Constante.
4.3 Le calcul du débit en normaux m3/h.
4.4 Le calcul du débit en m3/h réelle.
Maintenant on va calculer le débit réel à lire au compteur, le débit dont on applique un coefficient de correction qui dépend de la température réelle et de la pression réelle du gaz.
Donc pour avoir le débit gaz corrigé en 36secondes
Je fais 64.48 / 100 = 0.644 m3 en 36s.
Explication complémentaire en vidéo :
5 Le contrôle du débit gaz sur le brûleur.
Maintenant je peux aller prendre mon TOPGAZ.
1. Je prends mon chronomètre
2. Je mets le bruleur en grande allure et j’attends qu’il soit à 100% de sa puissance.
(l’aquastat de régulation doit être en demande et s’il y a un régulateur il faut passer le brûleur en manuel et mettre le servomoteur à 100% d’ouverture. Il faut aussi contrôler que l’aquastat limiteur est bien réglé et qu’il effectue bien sa fonction . Attention bien surveiller le comportement du brûleur car si le brûleur a été réglé au « pif » il peut y avoir des surprises comme faire “cracher les soupapes de sécurité).
3. Je me mets devant le compteur gaz et quand le compteur gaz passe un chiffre rond, je relève cette valeur et je lance le chrono.
4. Au bout de 36s j’arrête le chrono et je relève la valeur lu au compteur. Je calcule la différence entre ces deux valeurs. (méfiance, sur les affichages compteurs gaz certains comptent en dixième de m3 (0.0 m3) et d’autre en centième de m3 ( 0.00m3).
Attention : il faut contrôler que le compteur gaz soit bien adapté au débit mesuré. En effet un compteur gaz à une plage de fonctionnement pour que les valeurs soient correctes, ce n’est pas parce que les chiffres tournent que le compteur mesure un débit correcte.
5. J’interprète les résultats.
Si je trouve 0.644 m3 de gaz en 36s la puissance du brûleur est bien réglée (car 0.644 x 100 = 64.4m3 en une heure car 36s x 100 = 3600s soit une heure).
Si je trouve plus, par exemple 0.700 m3 de gaz en 36 s, alors la puissance du brûleur est trop forte et je dois baisser le débit gaz du brûleur et refaire un TOP GAZ de 36s et je recommence jusqu’à avoir la bonne valeur.
Si je trouve moins, par exemple 0.500m3 de gaz en 36s, alors la puissance du brûleur est trop faible et je dois augmenter le débit gaz du bruleur et refaire un TOP GAZ de 36s et je recommence jusqu’à avoir la bonne valeur.
6 Conclusion.
Certaines personnes préconisent de prendre la puissance nominale et d’enlever 10% avant de calculer la puissance flamme et le débit Qn pour ce laisser une marge de sécurité pour pallier aux variations de PCI du gaz , des conditions météorologique et de l’encrassement du brûleur.
Si on connait la formule de base des gaz parfaits il est facile de retrouver le cheminement pour les calculs.
Cette phase de contrôle de la puissance du brûleur est une phase très importante, car c’est la première étape avant d’attaquer le contrôle ou le réglage de la combustion. Car on règle une combustion par rapport à une puissance (Brûleur 2 allures, modulant sauf pour les brûleurs Air-Gaz-Proportionnel)
Si on touche à la puissance, alors il faut reprendre complétement le réglage de la combustion.
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