Acier inoxydable utilisé dans les systèmes de chauffage

À mesure que la démographie mondiale évolue et que le niveau de vie s’améliore, intérieur  le chauffage a bondi de près de 25 % depuis 2010. Pour atteindre nos objectifs climatiques, il est impératif de minimiser la consommation de carburant et ainsi de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Les systèmes de chauffage doivent donc continuellement améliorer leur efficacité.

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Les systèmes de chauffage résidentiels traditionnels varient considérablement en fonction du climat, de la disponibilité du combustible et de la technologie en vigueur à l’époque. Mais la plupart des systèmes fonctionnent en brûlant une sorte de combustible pour chauffer l’eau dans une chaudière ou l’air dans un four. L'eau chaude circule ensuite dans tout le bâtiment à travers un système de canalisations, chauffant les pièces via des radiateurs ou des planchers radiants, tandis que l'air chaud circule via des conduits dans l'espace de vie.

  La plupart des combustibles, qu’il s’agisse de combustibles fossiles comme le pétrole, le gaz et le charbon, ou de combustibles renouvelables comme le bois ou le biogaz, sont émis sous forme de gaz de combustion. Selon le carburant, les émissions sont principalement constituées d'azote, de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau, avec de petites quantités d'oxydes d'azote (NOx), de dioxyde de soufre SO2 et de particules. Ces gaz potentiellement nocifs sont évacués vers l’extérieur par un conduit de fumée ou une cheminée. Lorsque les gaz de combustion refroidissent en dessous du point de rosée (environ 56°C), la vapeur d’eau se condense en eau qui se combine à d’autres composés pour produire des acides corrosifs. Chaque système de chauffage a ses propres caractéristiques et exigences. Les températures des gaz de combustion relativement froides, inférieures à 60°C dans une chaudière gaz à condensation sont très différentes des températures des fumées allant jusqu'à 600°C dans un poêle à bois. Le premier nécessite un conduit résistant aux condensats acides, tandis que le second nécessite un conduit résistant aux températures élevées. Étonnamment, les deux peuvent utiliser le même acier inoxydable contenant du molybdène pour une durée de vie garantie.

Outre les gaz de combustion, l’eau en circulation et l’eau du robinet présentent également un risque majeur de corrosion pour les systèmes de chauffage résidentiels et affectent leur efficacité. Les substances corrosives contenues dans l'eau traitée, notamment les chlorures et le chlore libre, corroderont les surfaces du système de circulation de l'eau de la chaudière. Le calcium et le magnésium présents dans l'eau dure forment des dépôts de tartre, qui réduisent l'efficacité thermique et conduisent à un refroidissement prématuré.   composant   L'échec. Avec leur surface lisse et leur haute résistance à la corrosion, les aciers inoxydables au molybdène offrent une solution complète pour tous les équipements des systèmes de chauffage et d'eau chaude sanitaire par combustion : chaudières, poêles, cheminées, conduits de cheminée et ballons d'eau chaude.

Chaudières : l’acier inoxydable contribue à améliorer l’efficacité

La chaudière est le cœur  du système de chauffage à eau chaude. La chaudière génère de la chaleur en brûlant du gaz, du fioul, du bois ou même du charbon, selon la technologie. La majeure partie de la chaleur est ensuite transférée au système de circulation d'eau via un échangeur de chaleur, tandis que la chaleur perdue non utilisée dans les gaz de combustion est évacuée à l'extérieur. Afin d'augmenter l'efficacité de la chaudière et de réduire l'impact sur l'environnement, la chaleur ainsi perdue vers l'extérieur doit être minimisée et utilisée pour chauffer l'eau en circulation. Plus la température des fumées est basse, plus on utilise d'énergie pour chauffer la maison et produire de l'eau chaude pour la salle de bain et la cuisine. Par conséquent, la chaudière à condensation moderne illustrée dans la figure ci-dessous est l’un des appareils de chauffage les plus efficaces actuellement disponibles sur le marché. La durabilité et les performances d’une chaudière dépendent également du type de combustible, de la manière dont elle est exploitée et entretenue ainsi que des matériaux utilisés.

Schéma fonctionnel d'une chaudière conventionnelle et d'une chaudière à condensation

  Les chaudières traditionnelles ont un brûleur et un échangeur de chaleur dans la chambre de combustion. Les gaz chauds chauffent l'eau dans le système de circulation et sont ensuite évacués par le conduit de fumée encore chauds, perdant ainsi beaucoup d'énergie thermique précieuse vers l'extérieur. En revanche, une chaudière à condensation est beaucoup plus économe en énergie car elle utilise un condenseur après la chambre de combustion pour extraire plus de chaleur des fumées en préchauffant l'eau entrant dans le circuit de chauffage. Cela réduit la température des gaz de combustion en dessous du « point de rosée » de 60°C, et les gaz de combustion se condensent et forment des acides. La chambre de combustion et le condenseur sont conçus pour résister respectivement à la corrosion causée par les gaz de combustion corrosifs et les condensats acides. Le condenseur peut collecter le condensat au lieu de le rejeter dans l’atmosphère, réduisant ainsi la pollution de l’air.

  Les matériaux utilisés pour la chambre de combustion et l'échangeur de chaleur déterminent en grande partie la durée de vie et les performances de la chaudière. Traditionnellement fabriqués en fonte d'aluminium, en céramique et en acier, ces composants sont désormais de plus en plus réalisés en acier inoxydable 316L. Le 316L, avec une teneur en molybdène de 2 %, présente une très bonne résistance à la piqûre et une bonne résistance à haute température. Dans les dernières chaudières à condensation à haut rendement, l'acier inoxydable 316Ti est utilisé, et dans certains modèles à rupture élevée, l'acier inoxydable 904L est même utilisé. Le 904L contient 4 % de molybdène, qui offre une meilleure résistance à la corrosion et peut garantir une longue durée de vie.

  Acier inoxydable pour cheminées

Les gaz de combustion chauds produits par les chaudières, fournaises et autres systèmes de chauffage à combustion doivent être évacués par des cheminées. Les conduits des cheminées en maçonnerie traditionnelles sont rarement étanches, de sorte que les condensats corrosifs et les gaz de combustion acides érodent et endommagent les joints de mortier, permettant à l'humidité, aux gaz dangereux et à la fumée de pénétrer dans la pièce. Le conduit de fumée doit donc être doublé. Cependant, de nombreux systèmes de chauffage anciens ont des revêtements très vieillis, voire pas de revêtement du tout. Les revêtements modernes sont généralement à double couche, généralement avec une couche isolante entre les deux revêtements. L'acier inoxydable 316L est désormais utilisé comme revêtement intérieur des conduits de fumée haute performance. Cette qualité d'acier inoxydable peut résister aux condensats acides, aux gaz de combustion acides et aux températures élevées. Dans les environnements doux, le revêtement extérieur peut être réalisé dans le même matériau ou en acier inoxydable 304. Les conduits de fumée en acier inoxydable ont une surface lisse, ce qui rend plus difficile l'adhésion de la fumée, permettant une évacuation plus rapide, moins d'accumulation de fumée et un risque d'incendie réduit.

  L'acier inoxydable est relativement léger et facile à installer, ce qui le rend adapté au revêtement des conduits de cheminée existants ainsi qu'aux conduits de cheminée nouvellement installés. L'acier inoxydable 316L peut être transformé en manchons et sorties de cheminée de différentes formes et diamètres. L'acier inoxydable peut résister à tous les combustibles et est idéal pour les chaudières à bois, au fioul et à gaz, évacuant les gaz de combustion secs ou humides à hautes et basses températures. Les doubles revêtements en acier inoxydable sont traditionnellement utilisés pour éviter des températures intérieures dangereusement élevées, mais également pour maintenir la température des fumées, assurer une bonne ventilation et éviter la condensation. Pour les chaudières à condensation, l’isolation résout un problème différent. Les températures des gaz de combustion sont très basses et il y a peu de ventilation naturelle, c'est pourquoi le maintien de la température des gaz de combustion est extrêmement important pour l'évacuation des gaz de combustion.

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Lors du remplacement d'anciens systèmes de chauffage dans des bâtiments existants, les cheminées en maçonnerie doivent être revêtues en raison des températures plus basses des gaz de combustion. Le revêtement en acier inoxydable, installé par le haut, est non seulement durable et étanche, mais évite également de gros travaux de construction à l'intérieur du bâtiment.

Les tuyaux doubles en acier inoxydable peuvent également être utilisés seuls, sans avoir besoin d'une cheminée en maçonnerie traditionnelle comme support. Cette solution est peu coûteuse, légère, facile à installer, permet d'économiser de l'espace et peut ajouter un élément esthétique et accrocheur à l'intérieur et à l'extérieur.

Les réservoirs de stockage d'eau chaude stockent l'eau chaude pour une utilisation dans  Maison salles de bains et cuisines. L'acier inoxydable 316L répond aux plus hautes exigences en termes d'hygiène et de durabilité et résiste aux risques de corrosion de tous types d'eau potable. Contrairement aux cuves en acier émaillé, qui nécessitent le remplacement régulier des anodes en magnésium, l'acier inoxydable 316L nécessite un entretien minimal. Tout comme le revêtement des conduits de cheminée, le revêtement des cuves en inox est également lisse, ce qui réduit l'accumulation de tartre et ainsi réduit l'entretien et évite un vieillissement prématuré de la cuve. Les serpentins d'échange thermique, également en acier inoxydable 316L, présentent les mêmes avantages en plus d'une bonne conductivité thermique. La fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) constitue toujours un risque dans l'eau chaude contenant des chlorures. Pour lutter contre la fissuration par corrosion sous contrainte, le ferritique 444 avec une teneur en molybdène de 2 % et le duplex 2205 avec une teneur en molybdène de 3 % sont souvent utilisés pour les revêtements et les serpentins de chauffage des réservoirs d'eau chaude. Les réservoirs d'eau chaude duplex en acier inoxydable sont beaucoup plus légers que les réservoirs conventionnels en raison de leur haute résistance.

 ©Viessmann 

L'eau chaude de la chaudière pénètre dans le ballon d'eau chaude par le serpentin de l'échangeur de chaleur, transférant sa chaleur à l'eau du ballon de stockage en acier inoxydable.

  À l'heure actuelle, le système de chauffage le plus efficace, sa conception et son développement de matériaux consistent à utiliser des matériaux en acier inoxydable contenant du molybdène. L'acier inoxydable 316L est utilisé dans une variété d'applications de chauffage, améliorant l'efficacité et la durabilité des chaudières, des raccords de cheminée, des caissons et des sorties, des conduits de fumée et des revêtements, des réservoirs d'eau chaude et des serpentins d'échange thermique des réservoirs d'eau. Par ailleurs, l'acier inoxydable austénitique 904L, l'acier inoxydable ferritique 444 et l'acier inoxydable duplex 2205 sont également utilisés dans certaines applications spécifiques. Néanmoins, avec la croissance à deux chiffres des pompes à chaleur électriques sans émissions, le chauffage domestique s'éloigne rapidement de la combustion de combustibles fossiles - mais pas de l'acier inoxydable contenant du molybdène. L’excellente résistance à la corrosion et les propriétés hygiéniques de l’acier inoxydable contenant du molybdène sont essentielles pour les pompes à chaleur.