DEUX CHAUDIERES BOIS et FUCHAUDFUEEL
    en SERIE ET PARALLELE

1 L'idée de Base
2 Les particularités
3 L'eau chaude sanitaire
4 Les pompes
5 Chauffage Fuel seul
6 Chauffage Bois seul
7 Préchauffage Bois et chauffage Fuel
8 Chauffage Bois et Fuel en // CHAUDBOI
9 Explications des modes pour les saisons
9.1.1 Cas de l'été (absence de chauffage)
9.1.2 Cas de l'eau chaude en hiver

10 PHOTO DES VANNES DE MODES
11 INCIDENTS
12 CONCLUSIONS
12.1 Production thermique complète
12.2 Le schéma global complet

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Préambule

Cette installation est réalisée et fonctionne correctement. Elle est de plus agrémentée d'Eau Chaude Sanitaire (Noté ECS par la suite) soit par le fuel soit par le soleil ou les deux. Pour simplifier un article qui deviendrait un peu trop long et fastidieux, s'il cumule les deux aspects, seul le chauffage sera traité dans cet Article.

Ce document initial avait été fait pour permettre à une autre personne que moi, d'intervenir en ayant un minimum de connaissances théoriques de l'installation. Il est vrai que pour être publié, dans un blog, j'ai été obligé de mettre un peu plus en forme et d'expliquer tous les points qui le méritent.
J'ai bien compris que votre intérêt est de construire sans trop de risques quelque chose qui ressemble à cela, qui fonctionne bien et qui vous fera réaliser des économies.

Qu'est ce que le préchauffage ? C'est la possibilité de donner quelques calories "faciles" à un organe de chauffe capable de finir à la température désirée. Ceci implique que le préchauffage n'est pas obligatoirement à température bien régulée, et que c'est le chauffage lui-même qui sera en mesure de réaliser l'adaptation.
Ce préchauffage peut convenir à la production d'eau chaude sanitaire, et tout aussi bien au circuit de chauffage des locaux.

NOTA : On m'a fait remarquer que cette réalisation n'était pas aux normes actuelles. Je pense que c'est certainement vrai. L'installation a évolué au fil des années, et il semble que le raccordement de deux chaudières bois/fuel se réalise maintenant suivant d'autres schémas, mais je pense que l'on doit perdre quelques fonctionnalités.
Un problème signalé est l'expansion de l'eau.  Il est important et doit être traité de façon sérieuse pour éviter les accidents. Ce qui est correct dans mon cas ne le sera peut-être pas dans d'autres...
Alors à chacun de faire ses choix et de prendre ses responsabilités.

J'expose seulement mon projet réalisé, chacun y puisera ce qui l'intéresse.

1 L'idée de Base

Une chaudière fuel ET une chaudière Bois/charbon à coupler en individuel, en parallèle (abréviation //) ou en série (préchauffage par le bois). (Le préchauffage par le fuel n'ayant aucun sens économique).

L'idée est d'avoir un chauffage automatique sans souci, principalement la nuit, et suivant les besoins et la présence à la maison, de pouvoir brûler un peu de bois, et de diminuer d'autant la facture Fuel.

L'installation étant prévue en thermosiphon, il y a de fortes sections de tuyaux et il faut mettre le minimum de vannes car c'est toujours des sujets délicats au niveau fuites, et aussi au niveau des ajustements. On ne parlera pas des vannes d'isolement supplémentaires qui permettent d'intervenir sur une chaudière en cas de problème sur l'autre.

Chronologiquement, la chaudière bois avait été la première installée, car j'étais en chauffage électrique. J'ai abandonné ce mode coûteux, mais je ne le regrette pas pour autant car la maison était isolée tout à fait correctement dès 1973 grâce aux belles promesses d'EDF.
J'ai donc "greffé" une chaudière fuel il y a seulement 5 années et l'ensemble fonctionne bien.

2 Les particularités

Le point le plus délicat de cette réalisation est sans conteste l'ensemble raccords union vannes tés etc…, pour lequel, il y a lieu de très bien réfléchir avant, pour que l'ensemble soit montable, réglable pour ajuster le non bridage, mais également démontable.
C'est principalement que là que réside toute la difficulté. Si vous êtes en sections cuivre plus petites, ce sera certainement beaucoup plus facile.

Le schéma de principe quant à lui est assez simple et le tableau de commutation des vannes pour les différents modes est la base du principe. Il y a de très nombreuses possibilités qui ne se résument pas toutes en "série ou //", car en fonction des saisons, il y a chauffage ou non, mais toujours production d'ECS.

Particularité du schéma, un radiateur du couloir a été prévu indépendant du reste du circuit, pour permettre un petit climat tempéré "central", (radiateur du couloir) en demi-saison. Ceci est également utile pour pouvoir absorber rapidement une surchauffe et donc un emballement thermique. Noter que sur ce dernier point, j'ai prévu un petit onduler de 400 VA pour la pompe de 21 W. (TRUST 400 F à l'époque visible sur la droite de la photo de tête d'article). La pompe "grogne" un peu à cause du régime carré à la place de la belle sinusoïde d'EDF, mais ce n'est qu'un mode de secours, et cela reste acceptable. (Je ne pense pas que les harmoniques puissent détruire le condensateur de démarrage).

La vanne 4 voies ne sert que l'été (absence de chauffage), pour la production partielle d'ECS, elle est alors positionnée côté bleu, contrairement au mode chauffage dans lequel elle est toujours sur le repère rouge.

On remarque que le vase d'expansion et positionné sur le circuit Rouge des radiateurs, puisque c'est le circuit final qui sera toujours actif quelque soit la chaudière. Vous pouvez mettre un ballon à membrane sous pression, mais attention au volume d'eau qui est plus important que dans le cas d'une seule chaudière. (Ici vase de 20 l) Pour un ballon sous pression et une installation standard 10  ou 12 radiateurs, je pense à environ 30/35 litres. (A calculer de toutes façons).

                            SYNOPTIC3

TABLEAU DES MODES DE FONCTIONNEMENT

MODE

VAN_A

VAN_B

VAN_C

POMPES
ACTIVES

Commentaires

BOIS SEUL

OUVERTE

FERMEE

FERMEE

BOIPOMP

Chauffage seul

BOIS SEUL
+ ECS mode 1

FERMEE

OUVERTE

FERMEE

BOIPOMP

Chauffage + priorité ECS

BOIS SEUL
+ ECS mode 2

OUVERTE

FERMEE

OUVERTE

BOIPOMP

Chauffage +
ECS (égalité)

BOIS SEUL ECS
SANS chauffage

OUVERTE

FERMEE

OUVERTE

BOIPOMP

Fermer tous les radiateurs

FUEL SEUL
Chauffage

FERMEE

FERMEE

OUVERTE

FUELPOMP

Chauffage +
ECS obligé

FUEL SEUL
ECS

FERMEE

FERMEE

OUVERTE

ECS seule + 4_VOIES / Bleu

FUEL + BOIS
Préchauffage

FERMEE

OUVERTE

FERMEE

BOIPOMP

ECS obligé

FUEL + BOIS
en //

OUVERTE

FERMEE

OUVERT

BOIPOMP
FUELPOMP

ECS obligé
(Mode délicat)



3 L'eau chaude sanitaire

La chaudière bois n'est pas obligée de posséder un ballon pour l'ECS, et c'est même déconseillé, car cela compliquerait très sérieusement les montages avec ECS mixte solaire, bois, fuel (voir partie ECS solaire). En effet lorsque l'on chauffe au bois, il suffit que la chaudière fuel soit vue comme un radiateur, et le miracle se produit, l'ECS est chauffée par le bois dans la chaudière fuel !

Bien entendu, en mode fuel seul ou préchauffage bois, l'ECS est produite dans la chaudière fuel, de façon tout à fait standard et obligée.

4 Les pompes

Elles ont intérêt à être de puissance équivalente (ici 21 W). Elles peuvent parfois fonctionner ensemble, mais cela n'arrive qu'en cas de mise en parallèle. (Ce mode ne devrait arriver que lors des hivers à -30°C !)

Habituellement lorsque l'on fonctionne en mode individuel, il y a lieu de fermer une vanne correspondante sur l'une des chaudières pour éviter de mettre en température la chaudière qui ne fonctionne pas (pertes thermiques dans la cheminée et la pièce).

En mode préchauffage bois (mode série), la pompe chaudière bois fonctionne, et la pompe chaudière fuel peut ou non fonctionner, mais ce n'est pas nécessaire à priori. (Sauf si l'on veut accélérer les échanges thermiques)

Lorsque la chaudière bois est seule à fonctionner, il ne faut pas oublier de couper la pompe fuel, car dans ce cas elles seraient antagonistes et le chauffage et l'ECS seraient très faibles, avec un risque d'emballement thermique de la chaudière bois.

5 Chauffage Fuel seul

Dans ce mode de fonctionnement, l'installation sera chauffée au fuel. L'eau chaude sera toujours produite qu'on le veuille ou non. Le fait de ne pas l'utiliser réalise une économie, et seules les pertes de chaleur du ballon de la chaudière sont inévitables.
Dans ce mode veillez à bien positionner les vannes A à C pour ne pas que la chaudière bois soit vue comme un radiateur inutile. (Voir tableau).
Seule la pompe FUELPOMP doit fonctionner.

6 Chauffage Bois seul

En chauffage bois uniquement, il n'y a pas production d'eau chaude puisque la chaudière fuel est éliminée. Seule la pompe BOIPOMP doit fonctionner.

Si il faut de l'ECS, il faut mettre la chaudière fuel en tant que radiateur. Il y a alors deux possibilités qui sont de chauffer en premier l'eau chaude du ballon de la chaudière fuel (mode préchauffage série), ou de chauffer l'ensemble en //.
Dans ce dernier cas l'ECS et les radiateurs seront à la même température, alors qu'en préchauffage, les radiateurs seront moins chauds puisque la priorité sera donnée à l'ECS. Cette eau chaude ayant déjà pris une partie des calories, les radiateurs auront ce qui reste. (Quand l'eau de chaudière a atteint sa température, tout revient alors au même)
On peut dire qu'un mode ou l'autre n'est finalement qu'une question de priorité pour l'ECS.
(Voir tableau des modes)

7 Préchauffage Bois et chauffage Fuel

Ce mode est souvent utilisé en journée. Il permet d'avoir une température de radiateur constante quelque soit le niveau de chaleur produite par le bois.
Il y a obligatoirement création d'eau chaude, mais celle-ci peut ou non être utilisée.
Pour la nuit, il faut laisser la chaudière bois "crever" et lorsque c'est le cas, il est utile de repasser en mode fuel seul en isolant la chaudière bois. Ceci permet d'éviter les pertes dans la chaudière bois
(Voir tableau des modes)

8 Chauffage Bois et Fuel en //

Ce mode est délicat, car il est difficile de réguler les deux températures de chaudières de façon identique. Il y a alors toujours une des deux chaudières qui devient récepteur de calories. Ce n'est pas grave en soit, mais c'est un fonctionnement qui reste marginal.
La deuxième raison est la mise en parallèle des pompes dont les caractéristiques ne sont pas identiques, et que cela renforce encore le favoritisme d'une chaudière par rapport à l'autre, et pas obligatoirement de la meilleure façon.
Ce mode de véritable parallèle n'est donc pas à utiliser de façon habituelle car il ne peut pas être maîtrisé de façon correcte.
Il pourrait permettre seulement un fonctionnement pour doubler la puissance de chauffage lors d'un hiver à -30°C par exemple. (Des clapets anti-retour seraient certainement utiles).

Ce mode // est en réalité utilisé pour la production d'ECS en mode chauffage bois seulement. Les vannes sont alors dans les mêmes positions, mais la chaudière fuel est vue comme un radiateur du fait que sa pompe ne fonctionnera pas dans ce cas.
(Voir tableau des modes)

9 Explications des modes pour les saisons

Les deux chaudières peuvent produire de l'ECS. Cette réserve qui est localisée dans la chaudière fuel est de 100 litres. Elle est renouvelée au fil des heures.
Différents cas peuvent se présenter, et il est plus simple de les présenter par saison.

9.1.1 Cas de l'été (absence de chauffage)

Dans ce cas, il n'y a pas de chauffage nécessaire de l'habitation. L'une ou l'autre des chaudières peut être activée.
En mode chauffage fuel seul, l'eau est toujours chauffée qu'on le veuille ou non !

Ce n'est pas le cas en mode chauffage bois seul où il est possible de faire ou non de l'ECS.

Dans le cas où c'est le fuel qui est choisi, fermer la vanne 4 voies pour que la chaudière reboucle sa chaleur sur elle-même. (Position sur le BLEU cela évite toutes déperditions).Il y lieu de fermer tous les radiateurs par précaution. Il est inutile de mettre en fonctionnement la pompe Fuel (FUELPOMP).
(La vanne 4 voies n'a pas une étanchéité absolue, et c'est pour cela qu'il n'y a pas de problèmes, sinon, il faudrait prévoir un ballon de dilatation sur le circuit de bouclage).
Le plus sécurisant est de fermer la vanne eau froide et de laisser la vanne 4 voies ouverte dans sa position, ainsi aucun chauffage et pertes en chaudière bois sont éliminées.

Dans le cas où c'est la chaudière bois qui est choisie, il y lieu d'utiliser la chaudière fuel comme un radiateur (soit en mode préchauffage ou // (voir tableau des modes). Attention cependant, car les inerties thermiques sont importantes, et un manque de maîtrise de la température de la chaudière bois peut vite apparaître. Si la chaudière bois monte trop haut en température, il faut ouvrir des radiateurs pour évacuer ce trop plein de calories.
La vanne à 4 voies de la chaudière fuel, sera obligatoirement ouverte et placée dans le sens du chauffage fuel sur le ROUGE maxi.
Seule la pompe du chauffage bois doit être mise en marche

Dans le cas où il est souhaité faire du préchauffage bois, manœuvrer les 3 vannes suivant le tableau des modes.
Remarquer qu'en été, la production ECS par la chaudière bois est délicate du fait que lorsque la température de l'eau est atteinte, il faut arrêter, car il n'y a alors plus que les pertes thermiques de la chaudière bois pour assurer l'évacuation des calories excédentaires.
A titre indicatif, et avec l'ECS solaire, je brûle 2 à 3 litres de fuel par semaine.

9.1.2 Cas de l'eau chaude en hiver

Dans tous les cas, il y lieu de condamner toute chaudière qui n'est pas nécessaire en lui coupant une des deux arrivées (chaude ou froide). Cette précaution évite de chauffer les petits oiseaux avec les pertes thermiques (pertes directes et conduits de fumées).

En hiver, le fuel sera largement utilisé et il est peu probable que la chaudière bois soit seule active, car cela impose le chargement la nuit.
Ce cas fort improbable de chauffage bois seul n'est donc pas traité en tant que tel mais seulement par le biais du préchauffage bois dans la journée.

Dans le cas de préchauffage bois durant la journée et reprise automatique fuel la nuit, il est conseillé de démarrer la chaudière bois le matin avec sa pompe (et d'arrêter la pompe fuel). Car seule cette pompe est secourue par l'onduleur et donne la sécurité en cas de coupure secteur.
(Voir tableau des modes)

La chaudière fuel maintiendra la température prévue au thermostat quelque soit le niveau de puissance du bois (toujours inférieur cependant). On peut effectivement considérer la chaudière fuel comme le régulateur de la chaudière à bois.
Le soir laisser "crever" la chaudière bois et reprendre le fuel (voir les 3 vannes). Ne pas oublier de croiser à nouveau les pompes.

En chauffage fuel seul, fermer une des arrivées de la chaudière bois, et utiliser la pompe de la chaudière fuel.

Le cas de l'eau chaude en hiver est identique au mode de chauffage.

10 PHOTO DES VANNES DE MODESCHAUF3

Il est évident, que réunir par une vanne le circuit rouge et le bleu oblige à faire un pontage, et que dans des diamètres de 50 mm c'est une opération délicate pour un amateur.
Ainsi qu'évoqué au début, l'ensemble doit être montable, démontable et ajustable pour ne pas brider. Il faut donc à un néophyte beaucoup réfléchir avant de commencer.

Cela serait beaucoup plus facile à réaliser sur du cuivre, car là il y aurait les filetages en moins, mais les raccords union devront être maintenus, ne serait-ce que pour changer une vanne qui fuit.

11 INCIDENTS

La chaudière bois monte en température de façon anormale. Une vanne n'est pas correctement placée ou les deux pompes fonctionnent en se contrariant (cas en //)
Se dépêcher d'ouvrir des radiateurs ou d'utiliser la chaudière fuel comme radiateur.

Le ballon d 'expansion situé en point haut est suffisant pour les deux chaudières, mais si erreur de vanne, et que tous les radiateurs sont fermés, avec un bon feu de bois, il peut y avoir des problèmes de surpression de dilatation. Un "Prescomano" sera quand même installé à cette fin sur la chaudière bois, pour éviter toute erreur à conséquence grave.

12 CONCLUSIONS

Il n'est pas souhaitable de monter trop haut la température d'une chaudière, car les pertes augmentent avec la température. Cependant il faut garder un minimum pour éviter les phénomènes de corrosion par point de rosée.
En ce sens, garder toujours environ 40°C pour le bois. Pour le fuel, ce n'est pas pareil, car c'est une chaudière basse température, mais…!

Pour ces raisons, il y a alors en demi-saison la possibilité de modifier la température de l'eau des radiateurs (production fuel seulement) à l'aide de la vanne à 4 voies située en sortie de chaudière fuel. Cela permet un minimum de température chaudière tout en envoyant une eau recyclée de plus basse température.
De ce fait il y a meilleure intégration de la température au niveau des robinets thermostatiques.

Que dire pour automatiser cet ensemble ? Avec des vannes à sphère de petite section c'est réalisable. Pour ce qui me concerne, ce n'est pas possible à cause des couples de décollage nécessaires aux grosses vannes. C'est le problème majeur de ces vannes : elles restent "collées".
Mais il faudrait un petit automate ou un vieil ordinateur, beaucoup de travail de motorisation et de capteurs, et une bonne dose de programmation.
J'ai déjà la poursuite du soleil à mon actif, alors là je cale !

12.1 Production thermique complète

Le schéma global concerne la partie chauffage avec cette fois l'ECS et un panneau solaire soit en direct ECS soit en préchauffage pour le fuel. L'ECS solaire en série ou parallèle avec le bois et/ou le fuel sera prochainement l'objet de pages dans le même blog. (Le titre est déjà en place dans la page d'accueil !)

La distribution ECS s'articulera avec l'ECS des chaudières et le circuit du panneau solaire et son chauffe-eau spécialisé. Les plans chauffage et ECS sont superposables et vous pourrez ainsi comprendre partie par partie. C'est plus simple !

12.2  Le schéma global complet

                         SYNOPTIC2

A bientôt pour l'ECS ! voir l'article N°11 "Eau chaude sanitaire Bois, fuel, soleil"

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