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La chaufferie bois

Les équipements de chauffage au bois se sont développés depuis plusieurs années dans des pays tels que l’Autriche, la Suède, la Norvège… Ils présentent des performances en termes de confort d’utilisation et de qualité de combustion comparables aux chaudières récentes fonctionnant au gaz ou au fioul.

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  • Les chaudières de petites à moyennes puissances (25 à 200 kW) gèrent bien les modulations d’appels de puissance et restent performantes quand ceux-ci sont faibles en mi saison par exemple.
  • Il est important de dimensionner au plus juste la puissance d’une chaudière bois en fonction des besoins des bâtiments à chauffer.
  • Pour des installations de plus grosses puissances (plus de 300 kW à plusieurs MW) un fonctionnement en dessous de 40 à 50 % de la puissance nominale est déconseillé.
    Un surdimensionnement entraîne un fonctionnement en « sous-régime » qui altère le rendement et la durée de vie de la chaudière. Avant même la mise en route, cela génère un surcoût d’investissement.

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Comprendre le dimensionnement d'une chaufferie bois 

Le local chaufferie

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Afin de limiter les travaux de gros œuvre et de raccourcir le délai d’installation du système de chauffage, une chaufferie bois en container peut être installée.
Ces containers sont compacts et contiennent le silo et la chaudière.

 

Il est essentiel de bien dimensionner la surface de la chaufferie en tenant compte de plusieurs paramètres :

  • Encombrement de la chaudière
  • Dégagements nécessaires à l’entretien courant de la chaudière
  • Dégagements nécessaires au remplacement d’un élément de la chaudière
  • Espace permettant de stocker un deuxième bac à cendres
  • Les accès à la chaufferie sont également importants et doivent permettre
  • Une évacuation simplifiée des bacs à cendres et un accès direct aux véhicules et agents de maintenance ou de livraison de pièces.

La chaudière

Il existe deux grands types de fonctionnement de chaudières à bois à alimentation automatique :
les chaudières à foyer volcan (petites et moyennes puissances) et celles à foyer à grilles mobiles (fortes à très fortes puissances).

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1. Moteur d’entraînement - 2. Alimentation pas vis sans fin - 3. Chaudière automatique - 4. Régulateur - 5. Foyer- 6. Cendrier - 7. Désileur - 8. Vase d’expansion ou ballon tampon

La combustion du bois a lieu au niveau du foyer, volcan ou à grilles mobiles selon la puissance de la chaudière.
C’est également à ce niveau que sont insufflés, par ventilateurs, l’air primaire et l’air secondaire.
Une sonde à oxygène permet, aux côtés des sondes de températures, de régler en permanence la combustion pour qu’elle soit la plus complète possible et garantir des rendements élevés (de 80 à 90%).

Un échangeur de chaleur positionné verticalement ou horizontalement permet de réchauffer le fluide caloporteur (eau le plus souvent) qui circule dans le réseau secondaire des bâtiments alimentés (radiateurs, planchers chauffants…).
Des systèmes de ramonage mécanique ou pneumatique permettent de limiter l’intervention manuelle pour l’entretien.
Le décendrage automatique limite la contrainte d’entretien en évacuant régulièrement les cendres vers un bac de stockage. La combustion quasi-complète permet d’avoir de très faibles volumes de cendres (1 à 2% du volume de bois consommé). Il reste à la charge de l’utilisateur de vider le cendrier.
Pour les chaufferies de moyennes à fortes puissances, des systèmes de filtres (à manches ou électrofiltres) sont installés à la sortie de la chaudière pour permettre le traitement des fumées et limiter au maximum le rejet de poussières.

Le réseau de chaleur

Chaque bâtiment alimenté est appelé sous-station. Un échangeur de chaleur est installé en cascade de la chaudière existante ou la remplace totalement. La quantité de chaleur livrée dans chaque bâtiment est mesurée par un compteur qui permet de suivre précisément les consommations et de facturer l’énergie distribuée.
Le réseau est réalisé en tubes pré-isolés pour limiter les déperditions. Les sous stations nécessitent de 1 à 3 m2 pour être installées.
Le réseau de chaleur présente l’avantage de limiter les frais de maintenance à une seule
installation et de mieux maîtriser les consommations des bâtiments. Les clients sont dégagés de tout entretien d’une installation individuelle et bénéficient des avantages économiques et environnementaux du chauffage au bois.

L'approvisionnement

La conception du silo de stockage est une phase clé de la réussite d’un projet de chaufferie. Il est nécessaire de se rapprocher d’un fournisseur de Bois Energie afin de s’assurer de l’adaptation du silo avec les systèmes de livraison existants et disponibles localement.

Les modes de livraison

  • Remorque agricole : 10 à 30 map
  • Camion souffleur : 10 à 25 map
  • Camion benne : 25 à 35 map
  • Semi-remorque à benne basculante : 35 à 60 map
  • Semi-remorque à fond mouvant : 70 à 90 map

Livraison par camion souffleur

Ce mode de livraison est adapté au remplissage des silos non accessibles par un camion ou non munis d’un système de transfert des plaquettes. Dans ce cas, les plaquettes sont soufflées jusque dans le silo par un tuyau souple. Il est préconisé dans ce cas un silo « étanche » car ce système de transfert génère des poussières, qu’il est possible de « récupérer » en partie par aspiration lors de la livraison.

Livraison par bennage

Ce mode de livraison est adapté au remplissage des silos enterrés ou des silos équipés d’un système de transfert du bois déchiqueté depuis le lieu de bennage jusque dans le silo (vis sans fin oblique ou verticale, tapis…)

Le silo

Il existe différents types de systèmes qui permettent d’extraire le combustible du silo afin de le transférer automatiquement vers la chaudière :

 

Le silo à extracteur rotatif ou désileur rotatif

Ce dispositif d’extraction équipe des chaufferies de petites et moyennes puissances (de 20 à 400 kW). Il est composé de pales souples ou articulées qui se déploient au fur et à mesure de la vidange du combustible. Il ramène ainsi le combustible sur une vis sans fin qui l’extrait du silo et le transfère jusqu’à la chaudière.
Ce système impose une bonne qualité de combustible utilisé (type C1). La granulométrie et l’humidité doivent être maîtrisées pour éviter les blocages de la vis. Les diamètres des désileurs sont compris entre 2 et 5 m en général avec une hauteur de charge admissible de 4 à 5 m maximum. Ces caractéristiques limitent la capacité utile de ces silos à 50 voire 60 m2.

silo

Le fond racleur ou échelles racleuses

Ce dispositif d’extraction équipe des chaufferies de moyennes à grosses puissance.
Il se compose d’échelles placées à plat, au sol ou au fond de silo.
Ces échelles, par un mouvement de va et vient alternatif, extraient le combustible jusqu’au système de transfert.

Il est principalement utilisé dans les cas suivants :
- Besoin d’une capacité du silo importante
- Utilisation d’un combustible de granulométrie non homogène(broyat grossier, écorces,…)
- Utilisation de bois « humide »

Le volume utile maximum est d’environ 200 m2 pour ce système
Suivant le combustible utilisé, le système de transfert en sortie d’échelles peut être une vis ou un tapis. L’avantage de la vis en introduction dans la chaudière étant sa capacité de régulation plus fine

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La bi-énergie

La bi-énergie permet de réduire les investissements et d’optimiser le fonctionnement de l’installation tout en privilégiant l’utilisation du bois comme combustible.
Grâce à la Bi-Énergie on considèrera qu’une chaudière bois dimensionnée de 50 à 60% de la puissance totale nécessaire est suffisante.

bi-energie
  • Pour des puissances supérieures à 100 kW, il est souvent intéressant d’installer deux chaudières en cascade, une chaudière en base et une chaudière en appoint ou en sécurité.
  • La deuxième chaudière peut être alimentée également par du bois mais aussi par une énergie fossile pour réduire les coûts d’investissement.
    Ce type d’installation permet un fonctionnement à pleine puissance de la chaudière bois durant une grande partie de la saison de chauffe, l’appel de toute la puissance installée n’ayant lieu que lors de courtes périodes en plein hiver lorsque les températures extérieures sont très froides et que l’on chauffe tous les bâtiments en même temps. Dans ce cas, c’est la chaudière d’appoint qui assure les compléments.
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