De nombreuses conditions peuvent entraîner une défaillance soudaine et inattendue du récipient sous pression de la chaudière, nécessitant souvent le démontage complet et le remplacement de la chaudière.Ces situations peuvent être évitées si des procédures et des systèmes préventifs sont en place et strictement suivis.Cependant, ce n'est pas toujours le cas.
Toutes les pannes de chaudière évoquées ici impliquent une défaillance de l'échangeur thermique du récipient sous pression/de la chaudière (ces termes sont souvent utilisés de manière interchangeable), soit en raison de la corrosion du matériau de la cuve, soit en raison d'une défaillance mécanique due à une contrainte thermique entraînant des fissures ou une séparation des composants.Il n’y a généralement aucun symptôme visible en fonctionnement normal.L’échec peut prendre des années ou survenir rapidement en raison de changements soudains des conditions.Des contrôles d’entretien réguliers sont la clé pour éviter les mauvaises surprises.Une panne de l'échangeur de chaleur nécessite souvent le remplacement de l'unité entière, mais pour les chaudières plus petites et plus récentes, la réparation ou le remplacement uniquement du récipient sous pression peut être une option raisonnable.
1. Corrosion sévère côté eau : Une mauvaise qualité de l’eau d’alimentation d’origine entraînera une certaine corrosion, mais un contrôle et un réglage inappropriés des traitements chimiques peuvent entraîner un grave déséquilibre du pH pouvant rapidement endommager la chaudière.Le matériau du récipient sous pression se dissoudra et les dommages seront importants – une réparation n’est généralement pas possible.Il convient de consulter un spécialiste de la qualité de l'eau/du traitement chimique qui comprend les conditions locales de l'eau et peut vous aider à prendre des mesures préventives.Ils doivent prendre en compte de nombreuses nuances, car les caractéristiques de conception des différents échangeurs de chaleur dictent une composition chimique différente du liquide.Les récipients traditionnels en fonte et en acier noir nécessitent une manipulation différente de celle des échangeurs de chaleur en cuivre, en acier inoxydable ou en aluminium.Les chaudières à tubes de fumée de grande capacité sont gérées quelque peu différemment des petites chaudières à tubes d'eau.Les chaudières à vapeur nécessitent généralement une attention particulière en raison de températures plus élevées et d’un plus grand besoin en eau d’appoint.Les fabricants de chaudières doivent fournir une spécification détaillant les paramètres de qualité de l’eau requis pour leur produit, y compris les produits chimiques de nettoyage et de traitement acceptables.Cette information est parfois difficile à obtenir, mais comme une qualité d'eau acceptable est toujours une question de garantie, les concepteurs et les responsables de l'entretien doivent demander cette information avant de passer une commande d'achat.Les ingénieurs doivent vérifier les spécifications de tous les autres composants du système, y compris les joints de pompe et de vanne, pour s'assurer qu'ils sont compatibles avec les produits chimiques proposés.Sous la supervision d'un technologue, le système doit être nettoyé, rincé et passivé avant le remplissage final du système.Les liquides de remplissage doivent être testés puis traités pour répondre aux spécifications de la chaudière.Les tamis et les filtres doivent être retirés, inspectés et datés pour le nettoyage.Un programme de surveillance et de correction doit être mis en place, avec un personnel de maintenance formé aux procédures appropriées, puis supervisé par des techniciens de traitement jusqu'à ce qu'ils soient satisfaits des résultats.Il est recommandé de faire appel à un spécialiste du traitement chimique pour une analyse continue des fluides et une qualification des processus.
Les chaudières sont conçues pour des systèmes fermés et, si elles sont correctement manipulées, la charge initiale peut prendre une éternité.Cependant, des fuites d’eau et de vapeur non détectées peuvent faire pénétrer continuellement de l’eau non traitée dans des systèmes fermés, permettre à l’oxygène et aux minéraux dissous de pénétrer dans le système et diluer les produits chimiques de traitement, les rendant ainsi inefficaces.L'installation de compteurs d'eau dans les conduites de remplissage des chaudières sous pression municipales ou des systèmes de puits est une stratégie simple pour détecter même les petites fuites.Une autre option consiste à installer des réservoirs d'alimentation en produits chimiques/glycol où le remplissage de la chaudière est isolé du système d'eau potable.Les deux paramètres peuvent être surveillés visuellement par le personnel de service ou connectés à un BAS pour une détection automatique des fuites de fluide.Une analyse périodique du fluide doit également identifier les problèmes et fournir les informations nécessaires pour corriger les niveaux chimiques.
2. Encrassement/calcification grave côté eau : L'introduction continue d'eau d'appoint fraîche en raison de fuites d'eau ou de vapeur peut rapidement conduire à la formation d'une couche dure de tartre sur les composants de l'échangeur de chaleur côté eau, ce qui entraînera le le métal de la couche isolante surchaufferait, ce qui entraînerait des fissures sous tension.Certaines sources d'eau peuvent contenir suffisamment de minéraux dissous, de sorte que même le remplissage initial du système en vrac peut provoquer une accumulation de minéraux et une défaillance du point chaud de l'échangeur thermique.De plus, le fait de ne pas nettoyer et rincer correctement les systèmes nouveaux et existants, ainsi que de ne pas filtrer les solides de l'eau de remplissage, peut entraîner l'encrassement et l'encrassement du serpentin.Souvent (mais pas toujours), ces conditions rendent la chaudière bruyante pendant le fonctionnement du brûleur, alertant ainsi le personnel de maintenance du problème.La bonne nouvelle est que si la calcification de la surface interne est détectée suffisamment tôt, un programme de nettoyage peut être effectué pour remettre l'échangeur thermique dans un état proche du neuf.Tous les points du point précédent concernant l’engagement d’experts en qualité de l’eau en premier lieu ont efficacement évité que ces problèmes ne surviennent.
3. Corrosion sévère du côté de l'allumage : un condensat acide de tout carburant se formera sur les surfaces de l'échangeur de chaleur lorsque la température de surface est inférieure au point de rosée du carburant spécifique.Les chaudières conçues pour fonctionner à condensation utilisent des matériaux résistants aux acides tels que l'acier inoxydable et l'aluminium dans les échangeurs de chaleur et sont conçues pour évacuer les condensats.Les chaudières non conçues pour fonctionner à condensation nécessitent que les gaz de combustion soient constamment au-dessus du point de rosée, de sorte que la condensation ne se formera pas du tout ou s'évaporera rapidement après une courte période de réchauffement.Les chaudières à vapeur sont largement immunisées contre ce problème car elles fonctionnent généralement à des températures bien supérieures au point de rosée.L'introduction de contrôles de décharge extérieurs sensibles aux conditions météorologiques, de cycles à basse température et de stratégies d'arrêt nocturne ont contribué au développement de chaudières à condensation à eau chaude.Malheureusement, les opérateurs qui ne comprennent pas les implications de l’ajout de ces fonctionnalités à un système haute température existant condamnent de nombreuses chaudières à eau chaude traditionnelles à une panne précoce – une leçon apprise.Les développeurs utilisent des dispositifs tels que des vannes mélangeuses et des pompes de séparation, ainsi que des stratégies de contrôle pour protéger les chaudières à haute température pendant le fonctionnement du système à basse température.Il faut veiller au bon fonctionnement de ces appareils et au bon réglage des commandes pour éviter la formation de condensation dans la chaudière.Il s’agit de la responsabilité initiale du concepteur et de l’agent de mise en service, suivie d’un programme d’entretien de routine.Il est important de noter que les limiteurs de basse température et les alarmes sont souvent utilisés avec un équipement de protection à titre d'assurance.Les opérateurs doivent être formés sur la façon d'éviter les erreurs de réglage du système de contrôle qui pourraient déclencher ces dispositifs de sécurité.
Un échangeur de chaleur encrassé peut également entraîner une corrosion destructrice.Les polluants proviennent de deux sources seulement : le carburant ou l’air de combustion.La contamination potentielle des carburants, en particulier du fioul et du GPL, doit être étudiée, même si les approvisionnements en gaz ont parfois été affectés.Le « mauvais » carburant contient du soufre et d’autres polluants au-dessus du niveau acceptable.Les normes modernes sont conçues pour garantir la pureté de l'approvisionnement en combustible, mais du combustible de qualité inférieure peut toujours pénétrer dans la chaufferie.Le combustible lui-même est difficile à contrôler et à analyser, mais des inspections fréquentes des feux de camp peuvent révéler des problèmes de dépôt de polluants avant que de graves dommages ne surviennent.Ces contaminants peuvent être très acides et doivent être nettoyés et évacués immédiatement de l'échangeur thermique s'ils sont détectés.Des intervalles de contrôle continus doivent être établis.Le fournisseur de carburant doit être consulté.
La pollution de l’air de combustion est plus courante et peut être très agressive.Il existe de nombreux produits chimiques couramment utilisés qui forment des composés fortement acides lorsqu’ils sont combinés avec l’air, le carburant et la chaleur provenant des processus de combustion.Certains composés notoires comprennent les vapeurs de liquides de nettoyage à sec, de peintures et de décapants pour peinture, divers fluorocarbures, le chlore, etc.Même les gaz d’échappement de substances apparemment inoffensives, comme le sel d’adoucisseur d’eau, peuvent causer des problèmes.Il n’est pas nécessaire que les concentrations de ces produits chimiques soient élevées pour causer des dommages, et leur présence est souvent indétectable sans équipement spécialisé.Les exploitants de bâtiments doivent s'efforcer d'éliminer les sources de produits chimiques dans et autour de la chaufferie, ainsi que les contaminants pouvant être introduits par une source externe d'air de combustion.Les produits chimiques qui ne doivent pas être stockés dans la chaufferie, comme les détergents de stockage, doivent être déplacés vers un autre endroit.
4. Choc thermique/charge : La conception, le matériau et la taille du corps de la chaudière déterminent la sensibilité de la chaudière aux chocs thermiques et à la charge.La contrainte thermique peut être définie comme la flexion continue du matériau du récipient sous pression pendant le fonctionnement typique de la chambre de combustion, soit en raison de différences de température de fonctionnement, soit de changements de température plus importants pendant le démarrage ou la récupération après une stagnation.Dans les deux cas, la chaudière chauffe ou refroidit progressivement, en maintenant une différence de température constante (delta T) entre les conduites d'alimentation et de retour du récipient sous pression.La chaudière est conçue pour un delta T maximum et il ne devrait y avoir aucun dommage pendant le chauffage ou le refroidissement à moins que cette valeur ne soit dépassée.Une valeur Delta T plus élevée entraînera une flexion du matériau de la cuve au-delà des paramètres de conception et la fatigue du métal commencera à endommager le matériau.Un abus continu au fil du temps provoquera des fissures et des fuites.D'autres problèmes peuvent survenir avec les composants scellés avec des joints, qui peuvent commencer à fuir ou même s'effondrer.Le fabricant de la chaudière doit avoir une spécification pour la valeur Delta T maximale autorisée, fournissant au concepteur les informations nécessaires pour garantir un débit de fluide adéquat à tout moment.Les grandes chaudières à tubes de fumée sont très sensibles au delta-T et doivent être étroitement contrôlées pour éviter une expansion inégale et un flambage de la coque sous pression, qui peuvent endommager les joints des plaques tubulaires.La gravité de la condition affecte directement la durée de vie de l'échangeur thermique, mais si l'opérateur dispose d'un moyen de contrôler le Delta T, le problème peut souvent être corrigé avant que de graves dommages ne soient causés.Il est préférable de configurer le BAS pour qu'il émette un avertissement lorsque la valeur maximale du Delta T est dépassée.
Le choc thermique est un problème plus grave et peut détruire instantanément les échangeurs de chaleur.De nombreuses histoires tragiques peuvent être racontées dès le premier jour de mise à niveau du système d'économie d'énergie nocturne.Certaines chaudières sont maintenues au point de fonctionnement chaud pendant la période de refroidissement tandis que la vanne de régulation principale du système est fermée pour permettre au bâtiment, à tous les composants de plomberie et aux radiateurs de refroidir.À l'heure convenue, la vanne de régulation s'ouvre, permettant à l'eau à température ambiante d'être renvoyée dans la chaudière très chaude.Beaucoup de ces chaudières n’ont pas survécu au premier choc thermique.Les opérateurs ont rapidement compris que les mêmes protections utilisées pour empêcher la condensation peuvent également protéger contre les chocs thermiques si elles sont correctement gérées.Le choc thermique n'a rien à voir avec la température de la chaudière, il se produit lorsque la température change de manière brutale et brutale.Certaines chaudières à condensation fonctionnent assez bien à haute température, tandis qu'un liquide antigel circule dans leurs échangeurs de chaleur.Lorsqu'elles peuvent chauffer et refroidir à une différence de température contrôlée, ces chaudières peuvent alimenter directement des systèmes de fonte de neige ou des échangeurs de chaleur de piscine sans dispositifs de mélange intermédiaires et sans effets secondaires.Cependant, il est très important d’obtenir l’approbation de chaque fabricant de chaudières avant de les utiliser dans des conditions aussi extrêmes.
Roy Kollver a plus de 40 ans d'expérience dans l'industrie du CVC.Il se spécialise dans l'hydroélectricité, en se concentrant sur la technologie des chaudières, le contrôle du gaz et la combustion.En plus d'écrire des articles et d'enseigner sur des sujets liés au CVC, il travaille dans la gestion de construction pour des sociétés d'ingénierie.
Heure de publication : 17 janvier 2023