Qu'est ce que la Rendement ?

Le rendement correspond au rapport entre la chaleur produite et l'énergie consommée. Aucun générateur ne restitue intégralement l'énergie qu'il consomme.

Le rendement de Combustion (symbole Rg)

C’est celui qui détermine les pertes calorifiques par les produits de combustion. Nous avons vu que la combustion doit se faire avec un excès d’air suffisant, pour éviter de provoquer une combustion incomplète.

Malheureusement, cet air en excès ne participe pas à la combustion, bien plus il absorbe, en se réchauffant une partie de l’énergie de la réaction, et sort avec les fumées à une vitesse telle qu’il dégrade le transfert thermique avec l’eau de la chaudière.

Cette chaleur qui sort par la cheminée est perdue pour l’installation, en conséquence le rendement diminue avec l’excès d’air et constitue donc une première perte de puissance.

Une deuxième perte de puissance, nous l’avons vu dans l’étude thermique de la combustion, est constituée par la perte de la chaleur latente contenue dans la vapeur d’eau qui s’évacue par la cheminée avec les produits de combustion.

Toutes ces pertes calorifiques permettent de déterminer le rendement de combustion (Rg) comme étant le rapport de la puissance du brûleur, diminué des pertes par les fumées sur la puissance du brûleur :

Rg = Puissance au brûleur – Pertes par les fumées
Puissance au brûleur

Rg est toujours un nombre inférieur à 1

Rendement utile ou global (symbole Ru)

Ce rendement fait intervenir les pertes dues à la construction de la chaudière, ce sont :

- Les pertes par rayonnement : une chaudière se comporte comme un radiateur, puisque le corps de chauffe contient l’eau chauffée par les flammes du brûleur. Malgré l’évolution croissante des matériaux et procédés d’isolation thermique, une certaine quantité de chaleur est perdue par le rayonnement, celui-ci étant proportionnel à la surface
extérieure de la chaudière. On évalue ces pertes à environ 1 % de la puissance de la chaudière, pour un matériel récent.

- Les pertes par les ouvertures : elles sont dues à l’augmentation de l’excès d’air dans la combustion. Cet air entre dans le foyer de combustion par les ouvertures qui permettent l’admission de l’air comburant.

Le rendement utile (symbole Ru) est le rapport de la puissance utile à la sortie de la chaudière sur la puissance fournie par le brûleur. Il fait donc intervenir les pertes par les fumées et les pertes dues à la construction de la chaudière.

Ru = Puissance chaudière
Puissance brûleur

Ru comme Rg est toujours inférieur à 1


Maintenant prenons un exemple concret.

1 m3 de gaz naturel contient 179 grammes d’hydrogène, la réaction hydrogène-oxygène dans la combustion démontre qu’un gramme d’hydrogène brûlé donne 9 grammes d’eau.

Par conséquent les 179 grammes d’hydrogène contenus dans 1 m3 de gaz naturel produiront après combustion : 179 x 9 = 1611 gr d’eau (H2O)
La combustion d’1 m3 (n) de gaz naturel fournit, à la sortie du brûleur, une quantité de chaleur sensible égale à 10,12 kWh et des fumées comme nous l’avons vu composées principalement de gaz carbonique, d’azote et de vapeur d’eau. La température obtenue des produits de combustion est en effet telle que l’eau produite par la réaction chimique de combustion, (1,611 kg par m3 de gaz naturel) se vaporise instantanément en absorbant une partie de l’énergie calorifique libérée, c’est la chaleur latente de vaporisation.

Cette quantité de chaleur ainsi détournée correspond à :

600 k cal = chaleur de vaporisation à 0°C x 1,16 x 1,611 kgr = 1,12 kWheure
1000