Pouvoir calorifique des combustibles : énergies en PCS et PCI

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Le tableau des unités de comptage pour chaque énergie.

Sommaire

  1. Qu'est-ce que la combustion ?
  2. La chaudière standard
  3. La chaudière à condensation
  4. Que signifie PCI et PCS ?

1. Qu'est-ce que la combustion ?

La combustion est la réaction chimique qui a lieu lors de la combinaison entre une matière combustible et l'oxygène.
La combustion se produit avec un dégagement de chaleur appelée réaction exothermique.
Les combustibles comme le bois, le charbon, le fioul domestique, le gaz naturel, le gaz propane, le gazole, le pétrole contiennent des hydrocarbures, c'est-à-dire des combinaisons multiples de carbones et d'hydrogènes.

2. La chaudière standard

Une chaudière standard possède un rendement théorique égal à environ 93 %, les pertes calorifiques équivalent à 7 % de la chaleur sensible dégagée lors de la combustion. L’évacuation des gaz de combustion par les fumées s'effectue à des températures élevées situées entre 150 et 200 °C, qui représente ces pertes de 7 %. Il faut noter que les gaz de combustions évacuent la vapeur produite lors de la combustion entrainant des pertes très supérieures. Le calcul s'effectue avec le PCI Pouvoir Calorifique Inférieur.

3. La chaudière à condensation

Comment récupérer l’énergie correspondant à la production de vapeur ?

Il suffit de refroidir les fumées jusqu’à ce que la vapeur d'eau puisse se condenser, mais les condensats formés sont légèrement acides dans le cas du gaz naturel (acide chlorhydrique) et très corrosifs et agressifs dans le cas du fioul domestique (acide sulfurique).

Si l'on évite de générer la condensation avec les chaudières standards en maintenant des températures élevées, un refroidissement maximal des gaz de combustion est opéré avec les chaudières à condensation. Le foyer de ces chaudières est fabriqué avec des matériaux inoxydables issus du monde automobile, les fumées peuvent y être refroidies et si la température de l’eau est suffisamment basse, une partie de la vapeur habituellement perdue contenue dans les fumées pourra se condenser un échangeur restituera à l’eau de chauffage des calories.

Avec des retours d’eau inférieurs à 40 °C provenant idéalement des émetteurs de chaleur types radiateurs basses émissions ou plancher chauffant à très basse température, la quantité d’énergie fournie par les chaudières à condensation devient supérieure à la seule quantité de chaleur sensible dégagée lors de la combustion. Le rendement de la chaudière dépasse alors les 100 % atteignant 108 %. Le calcul s'effectue avec le PCS Pouvoir Calorifique Supérieur.

4. Que signifie PCI et PCS ?

Le pouvoir calorifique représente la quantité d’énergie contenue dans une unité de masse de combustible.

Il existe le PCS (Pouvoir calorifique supérieur) et le PCI (Pouvoir calorifique inférieur). 

Que signifie PCI ?

Le PCI est le Pouvoir Calorifique Inférieur du combustible. Il indique la quantité de chaleur qu’il va libérer lors de la combustion par unité de volume ou de masse. 

Les chaudières ne transmettent à l’eau qu’une partie de l’énergie chaleur délivrée par le combustible. Leur rendement sur le PCI se calcule par comparaison entre la chaleur fournie à l’eau et celle libérée lors de la combustion.

N. B. Le pouvoir calorifique des bûches et plaquettes de bois dépend étroitement de la densité et de l'humidité du combustible (qui varie de 20 à 30 %, mais peut atteindre des valeurs supérieures à 50 %).

Que signifie PCS ?

Le Pouvoir Calorifique Supérieur. Il s’agit de l’énergie dégagée par la combustion du charbon, du bois, du gaz, du fioul, du pétrole en récupérant la chaleur latente de la vapeur d’eau produite par la combustion.

   Tableau des unités de comptage pour les différentes énergies 

Unité de comptage 

Pouvoir calorifique supérieur (kWhpcs)  

Conversion de PCS en PCI  

Pouvoir calorifique inférieur (kWhpci) 

1 kWh électrique 

1

  divisé par 1.00  

1

1 litre de fioul domestique

    10.667

 divisé par 1.07 

  9.97

1 kWh  (PCS) de gaz naturel     

1

divisé par 1.11

 0.9

1 kg de gaz propane    (GPL) 

13.8

 divisé par 1.09 

 12.66

1 m3 de gaz propane   (GPL)

25.9

divisé par 1.09

                        23.7

1 kg de gaz butane     (GPL)

13.7

divisé par 1.09

 12.56

1 m3 de gaz butane    (GPL)

33.5

divisé par 1.09

                        30.45

1 kg de charbon   (moyenne)

     9.245

divisé par 1.04

     8.889

1 stère de bûches de bois  *   

1865

divisé par 1.11

 1680

1 tonne de granulés de bois*

5106

divisé par 1.11

 4600

1 tonne  briquettes de bois *  

5106

divisé par 1.11

 4600

1 tonne de plaquettes bois   *

2442

divisé par 1.11

 2200

1 tonne de vapeur (moyenne)

  697

divisé par 1.00

  697

 

  • Qu’est-ce qu’un kilowattheure (kWh) exprimé en PCI ou en PCS ?

    Le pouvoir calorifique est la caractéristique essentielle d’un combustible, il correspond à la quantité de chaleur dégagée par la combustion d’une unité de quantité de ce combustible. (Kilo, litre, m3, etc.).

    Le pouvoir calorifique d'un combustible est le paramètre caractéristique de chaque énergie, cette grandeur – exprimée en kJ/l (PCI volumique) ou en kJ/kg (PCI massique) – caractérise la quantité d’énergie fournie par le carburant considéré.

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  • Définition du pouvoir calorique

    Le pouvoir calorifique d'un combustible est la quantité de chaleur exprimée en kWh ou MJ, dégagée par la combustion complète de 1 mètre cube normal de gaz sec dans l'air à une pression absolue constante et égale à 1,01325 bar, le gaz et l'air étant à une température initiale de zéro degré Celsius, tous les produits de combustion étant ramenés à la température de zéro degré Celsius (0 °C et sous une pression de 1 013 mbar).

    Généralement, la valeur est exprimée en kWh qui représente la quantité de chaleur fournie pendant 1 heure par un appareil d'une puissance d'un kilowatt.

    Le pouvoir calorifique du gaz naturel par exemple s'exprime en MJ ou kWh par mètre cube.

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  • Quelle est la différence entre le PCS et le PCI en pourcentage ?

    Le pouvoir calorifique est dit « inférieur » (abrégé : PCI) lorsque cette eau de combustion est supposée restée à l’état de vapeur dans les produits de combustion.
    Le pouvoir calorifique est dit « supérieur » (abrégé : PCS) lorsque l’eau produite lors de la combustion est supposée ramenée à l’état liquide dans les produits de combustion.

  • Définition du PCS

    PCS = Pouvoir Calorifique Supérieur. C'est la quantité de chaleur exprimée en kWh ou MJ, qui serait dégagée par la combustion complète de un (1) Mètre Cube normal de gaz. Le pouvoir calorifique supérieur (PCS) donne le dégagement maximal théorique de la chaleur lors de la combustion, y compris la chaleur de condensation de la vapeur d'eau produite lors de la combustion.

    L'eau formée pendant la combustion étant ramenée à l'état liquide et les autres produits étant à l'état gazeux. Le pouvoir calorifique supérieur est la quantité d'énergie dégagée par la combustion complète d'une unité de combustible, la vapeur d'eau étant supposée condensée et la chaleur récupérée.

  • À quoi sert le pouvoir calorifique ?

    Le pouvoir calorifique d'un combustible permet de comparer entre elles différentes énergies comme le bois, le gaz naturel, le gaz propane, le fioul, les granulés de bois, etc.) afin de connaitre et de savoir quelle énergie produit le plus de chaleur lors de sa combustion.

    Le pouvoir calorifique s’exprime en quantité de chaleur par quantité de combustible : pour le bois énergie en kWh/kg, le gaz naturel en kWh/m3, le gaz propane en kWh/kg, le charbon en kWh/tonne et le fioul domestique en kWh/litre.

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