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Pouvoir Calorifique Inférieur

Pouvoir Calorifique Inférieur ou PCI de chaudières - Source Viessmann



Lorsqu’il s’agit d’équiper sa maison avec un mode de chauffage, il est nécessaire d’étudier à la fois le type de fonctionnement de la chaudière, mais aussi le combustible qu’elle utilise. Il est nécessaire, écologique et économique de trouver le produit le plus rentable. Pour cela, il faut posséder les clés pour étudier les mécanismes et notamment la rentabilité d’un combustible appelé le PCI, Pouvoir Calorifique Inférieur.

Définition du Pouvoir Calorifique et vocabulaire

Le Pouvoir Calorifique Inférieur

Le Pouvoir Calorifique Inférieur représente le rapport entre une unité de combustible utilisée et l’énergie produite. Cela correspond par exemple à la chaleur procurée par la chaudière par un litre de fioul pour chauffer l’eau. Donc, plus un combustible a un PCI élevé, plus il est performant et générateur.
Cette caractéristique est valable lorsque la combustion est réalisée dans la situation d’une pression normale et de température ambiante à 0°C ainsi que le produit de combustion à 0°C.

La chaleur latente d’évaporation

Attention, le PCI ne peut jamais être à 100%. En effet, la combustion génère des gaz et des vapeurs d’eau, appelés chaleur latente de vaporisation. C’est pourquoi, dans le système d’une chaudière, il est toujours installé un système d’évacuation des fumées. Dans cette fumée, s’échappe également un peu de l’énergie du combustible.
Plus le combustible contient d’hydrogène, plus il va y avoir évaporation d’eau. Pour le mazout par exemple, 1 kg génère environ 1,2 kg d’eau. Le gaz naturel, lui, est constitué de beaucoup plus d’hydrogène et la perte en vapeur d’eau sera bien plus importante.

Le pouvoir Calorifique Supérieur

L’énergie dégagée par un matériau en recyclant les vapeurs d’eau se nomme le PCS Pouvoir Calorifique Supérieur. Il est donc calculé avec l’ajout du PCI et de la chaleur latente d’évaporation.

L’expression du Pouvoir Calorifique Inférieur

Reposant sur l’unité de masse d’un matériau, l’expression du PCI dépend de l’état du matériau utilisé – gazeux, liquide ou solide. S’agissant d’un rapport avec l’énergie produite, cette dernière peut s’exprimer en Joule, kwh, thermie ou kcal. Il est également possible de trouver une expression de l’énergie en mole, cela correspond à des termes de chimie se rapportant à la quantité d’un système comprenant un ensemble de particules élémentaires.
Ainsi, le PCI d’un matériau solide s’exprimera en kJ/Kg ou par tonnes. Il est courant de voir s’exprimer le PCI du charbon en thermie/tonnes. Celui d’un matériau liquide ou gazeux s’exprimera en kcal/L ou m3.

Le calcul du Pouvoir Calorifique Inférieur

Les conditions de calcul

Le calcul du PCI se réalise dans des laboratoires spécialisés dans des conditions spécifiques, et se calcule toujours en fonction du PCS.

Les incidences sur le PCI

Attention, il est nécessaire de préciser que le taux de PCI peut dépendre également du taux d’humidité notamment pour les combustibles de bois. En effet, si l’essence du bois choisi n’a qu’une incidence maximale de 10%, le PCI est inversement proportionnel au taux d’humidité. Le bois de chauffage contenant 20 % d’humidité produit 30 % d’énergie de plus qu’un bois contenant 35 % d’humidité.
Le taux de PCI du gaz, lui, peut dépendre également de son origine.

Le rapport PCI/PCS

Voici un aperçu du rapport du PCI pour obtenir le PCS :

  1. Pour le gaz naturel, il est nécessaire de multiplier le PCI par 1,111
  2. Pour le butane et propane, il est nécessaire de multiplier le PCI par 1,087
  3. Pour le FOD, il est nécessaire de multiplier le PCI par 1,075
  4. Pour le FOL, il est nécessaire de multiplier le PCI par 1,055
  5. Pour le charbon, il est nécessaire de multiplier le PCI par 1,052

Utilisations du Pouvoir Calorifique Inférieur

Cette caractéristique d’un matériau permet de différencier le rendement du matériau et d’utiliser le plus approprié avec le type de chaudière en place ou à installer. Ce rendement s’exprimera toujours en % sur PCI.

Le PCI de chauffage

Par exemple, 1 m3 de gaz peut produire 10 Kw d’énergie, tout comme un litre de fioul. Cela permet de savoir où investir. Il est ainsi plus facile de trouver le fonctionnement le plus optimal pour chauffer un bâtiment et trouver le meilleur rapport qualité-prix.
En effet, grâce à son système de refroidissement des vapeurs d’eau, la chaudière à condensation peut encore récupérer de l’énergie dans les fumées évacuées pendant la combustion. Les chaudières à condensation génèrent d’ailleurs le plus souvent des rendements supérieurs à 100%, en réutilisant le pouvoir calorifique des vapeurs d’eau, elles gagnent davantage de matériau pour fonctionner. A ce moment-là, un matériau au PCI assez bas peut être utilisé puisque la chaudière est en mesure de compenser cette perte. Cependant, il est nécessaire de s’informer sur l’adéquation des matériaux et de la chaudière envisagée. En outre, il est bon, pour calculer le rendement de la chaudière de calculer à l’aide du PCS qui sera plus approprié pour donner un résultat plus proche de la réalité.

Autres utilisations du PCI

Si le PCI est majoritairement utilisé pour calculer le rendement d’une chaudière, le PCI peut également s’appliquer dans d’autres domaines. Le Pouvoir Calorifique peut en fait concerner toute production de chaleur et non uniquement par combustion, mais par réaction nucléaire par exemple. Dans ce cas-là, le PCI et le PCS se calculent également avec ou sans récupération des énergies perdues dans la réaction physique.

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