Chaufferies biomasse

Installation des appareils en chaufferie

La mise en place d’une chaufferie nécessite notamment de savoir dans quel type de bâtiment elle est située, de connaitre l’emplacement du local et de définir le type de combustible qui sera utilisé. Le texte principal qui encadre réglementairement la chaufferie est l’arrêté du 23 juin 1978 s’appliquant aux bâtiments d'habitation, de bureaux ou recevant du public (ERP), auquel s’ajoute l’arrêté du 25 juin 1980 relatif aux établissements recevant du public.

La chaufferie est définie réglementairement comme un local abritant des appareils de production de chaleur par combustion, dont la puissance utile totale est supérieure à 70 kW. Toute chaufferie comprenant un générateur ou un ensemble de générateurs d’une puissance utile supérieure à 2000 kW doit être en dehors de tout bâtiment d’habitation, de bureaux ou de toute zone accessible au public.

Ce seuil de puissance est porté à 5000 kW dans le cas de chaufferie en terrasse ou au dernier niveau des bâtiments si des dispositions matérielles efficaces empêchent la température de l'eau chaude d'atteindre 110 degrés C et si la puissance unitaire des générateurs n'excède pas 2000 kW.

Règles de sécurité du local chaufferie bois

Les murs latéraux et les planchers haut et bas du local chaufferie doivent être construits en matériaux classés M0 du point de vue de la réaction au feu et coupe-feu de degré 2 heures au moins à l’exception des ouvertures indispensables pour la ventilation de la chaufferie. Le coupe-feu n’est pas exigé si la chaufferie se situe en terrasse.

Les murs et la couverture d'une chaufferie située en dehors d'un bâtiment d'habitation, de bureaux ou d'une zone accessible au public doivent être construits en matériaux M0. Ils sont de degré coupe-feu 2 heures s’ils sont situés à moins de 10 mètres d’un bâtiment d'habitation, de bureaux ou de toute zone accessible au public (voie de circulation, etc.).

Par ailleurs, le professionnel ne doit en aucun cas négliger la ventilation du local de la chaufferie bois avec un renouvellement d’air à double titre : pour l’alimentation de la combustion et pour l’aération du local. Celle-ci doit comporter un système permanent de ventilation avec en partie basse un dispositif d’introduction d’air frais et en partie haute un dispositif d’évacuation d’air. Le dispositif d'évacuation d'air doit permettre l'évacuation vers l'extérieur de l'air de ventilation de la chaufferie; il doit être constitué :

• Soit par un ou plusieurs conduits débouchant en toiture du bâtiment abritant la chaufferie
• Soit par une ou plusieurs ouvertures permanentes pratiquées dans les parois de la chaufferie

Point également important, la mise en place des dispositifs de ventilation doit permettre d’assurer une température ambiante moyenne en chaufferie inférieure ou égale à 30°C tant que la température extérieure reste inférieure à 15°C, et ce même en l’absence de vent.

La règlementation interdit le passage de toutes canalisations électriques ou de fluides combustibles qui ne sont pas nécessaires au fonctionnement propre de la chaufferie bois. Pour des raisons de sécurité, il est interdit d’entreposer dans la chaufferie des matières combustibles ou des produits toxiques ou corrosifs.

Dimensions de la chaufferie et accessibilité

La hauteur minimale sous plafond d’une chaufferie est de 2,20 mètres. La hauteur libre au-dessus du platelage des passerelles de service doit être de 2 mètres au moins. S’il existe un accès à la chaufferie depuis l’intérieur d’un bâtiment, il doit comporter soit un sas fermé par deux portes pare-flammes de degré une demi-heure, s’ouvrant dans le sens de la sortie, soit une porte coupe-feu de degré une heure munie d’un ferme-porte.

La chaufferie doit offrir au personnel des moyens de retraite dans 2 directions au moins sauf exception prévue par la réglementation. Ainsi pour une chaufferie en sous-sol ou en rez-de-chaussée, un seul moyen de retraite est admis s'il s'agit seulement d'installations de vapeur à basse pression, d'eau surchauffée à basse température ou d'eau chaude non surchauffée. Dans le cas d’une chaufferie en sous-sol, un accès de plain-pied d’une surface minimale de 4 m² est obligatoire.

Combustible bois et cahier des charges

Une fois les équipements sélectionnés, un cahier des charges d’approvisionnement en combustible bois pour l’installation est nécessaire. Il détaillera la nature des combustibles bois livrés (par exemple plaquettes forestières, plaquettes de scierie, copeaux, bois d’élagage, broyats de palettes…), ses spécifications techniques ainsi que les exclusions, le périmètre des prestations du fournisseur, la durée d’engagement, la quantité et les conditions de livraison du combustible ainsi que l’enlèvement des cendres (voir leur valorisation).

Ce type de contrat est plutôt destiné aux maitres d’ouvrage souhaitant contractualiser la fourniture de combustible bois. Il engage notamment la responsabilité du fournisseur quant à la qualité du produit livré qui devra par exemple être exempt de tout corps étranger (cailloux, sable, plastiques, …) ou adjuvant (traitement des bois, peinture, …). Le combustible bois est choisi parmi les caractéristiques essentielles suivantes : humidité, granulométrie et masse volumique.

Un combustible homogène par sa granulométrie permet de mettre en place un système d’alimentation et d’extraction plus simple.

L’humidité du bois est généralement exprimée en humidité sur brut. Cette grandeur peut avoir une influence sur le choix de la technologie de la chaudière (foyer à combustible sec ou humide), la gamme de puissance à installer( puissance délivrée par une chaudière bois proportionnelle à l'humidité du combustible), la conservation du bois (combustible considéré comme stable au stockage lorsqu’il contient moins de 30 % d’humidité sur masse brute), la masse volumique (impactant sur la robustesse du système d’alimentation face à un combustible humide plus « lourd » ), ainsi que sur le pouvoir calorifique.

Silo de stockage et alimentation

Le stockage du bois a pour fonction principale le séchage et l’approvisionnement de la chaufferie.

L’alimentation de la chaufferie bois peut se faire de deux façons :

1. En livraison régulière, en fonction des besoins de la chaudière à travers un silo de stockage (dit silo actif) avec une autonomie courte de l’ordre de 3 à 10 jours. Un système de dessilage permet l’extraction du combustible jusqu'à un convoyeur.
2. Le silo peut être associé à une plateforme de stockage de bois. On parle alors de silos passifs (ou hangar de séchage), plutôt adapté pour les installations à fortes puissances où le transfert du bois est assuré par un équipement motorisé (pont à grappin ou engin de manutention). Cela correspond à environ une année de consommation.

Les silos de stockage peuvent être de type préfabriqué ou construit sur mesure et les modes de livraison dépendent de leurs configurations : silos pour faibles puissances (stockage de granulés en vrac), containeurs métalliques, silo enterré, silo de plain-pied… L’autonomie souhaitée ainsi que le mode de livraison influence les dimensions du silo.

En restant accessible à du personnel technique, le silo de stockage devra être ventilé pour éviter toute accumulation de gaz (poussières, CO2, CO…) ou apparition de condensation pouvant impacter autant le combustible que l’équipement.

Lors de la conception, certaines contraintes doivent être considérées pour les dimensions du silo :

• Hauteur : en générale 4 m à ne pas dépasser ; Une grande hauteur peut engendrer une surcharge sur le dispositif d’extraction,
• Largeur : privilégier une largeur supérieure à la hauteur pour éviter la formation de voutage.

D’autres contraintes conditionnent l’accès au silo comme les caractéristiques des camions de livraison ou les conditions hivernales limitant la pente d’accès au silo à 3 %.

Différentes typologies d’alimentation du silo de stockage existent et qui ne peuvent toutes être énumérées ici : par gravité où le silo peut être alimenté par déchargement direct du combustible, par camion souffleur où la livraison s’effectue par une soufflerie via un conduit métallique fixé au silo. Afin de conserver la qualité des granulés, la pression de soufflage doit être optimisée ainsi que la distance camion-silo afin d’éviter d’effriter ou d’endommager le combustible. La durée d’immobilisation du camion, différente suivant les types de livraison, influence le prix et donc l’évaluation économique du projet.

Prescriptions complémentaires pour les ERP de 1ère à 4ème catégories

Si la chaufferie est implantée dans un ERP, l'entassement dans les soutes à combustibles solides ne doit jamais dépasser la hauteur de 3 mètres pour les combustibles contenant plus de 16 % de matières volatiles.

Les articles dits «CH» de l’arrêté du 25 juin 1980 apporte des précisions sur l’utilisation de combustible solide dans les chaufferies. Ainsi le professionnel devra prendre toutes dispositions pour éviter une montée en température des chaudières en cas d’arrêt des pompes de circulation, à la suite d’une panne d’alimentation électrique ou de l’utilisation du dispositif d’arrêt d’urgence.

Dans les chaufferies biomasse, le dispositif de chargement automatique des chaudières à partir d’un silo devra comporter un sas d’alimentation et le système d’introduction du combustible être fermé en position d’attente. Si le combustible est stocké dans un local contigu, ce local sera considéré comme un local à risques importants.

Alimentation du foyer

Pour extraire le combustible vers le système de convoyage, un système de dessilage, installé en partie basse du silo, est utilisé. Les chaufferies bois possèdent différents systèmes d’extraction tels que les systèmes à pales rotatives ou les systèmes par échelles racleuses. Installé au centre, l’extracteur rotatif ne peut atteindre le bois situé dans les angles morts d’un silo carré. Ainsi, la qualité du combustible sera primordiale pour éviter les blocages de la vis. A contrario, les échelles racleuses sont insensibles à la taille du combustible ou à son humidité et sont plutôt adaptées aux silos longs et étroits. Plus couteuse, cette dernière solution est utilisable dans tous les projets.

Selon les besoins, le foyer est automatiquement alimenté par le combustible et son système dépend de la technologie de convoyage utilisée, qui doit être le plus court possible. Une vis sans fin (pour les faibles et moyennes puissances) et des systèmes à tapis (plutôt pour les moyennes et fortes puissances) sont des exemples courants de systèmes d’introduction dans le foyer. Afin d’éviter les diverses sources d’inflammation, un système d’extinction, après détection de température élevée, se déclenche en arrosant la trémie.

Décendrage

La combustion du bois dans le foyer génère des cendres et des poussières qui nécessitent d’être collectées. Les cendres sont soit collectés sous le foyer de la chaudière ou volantes issues de la filtration des fumées. Pour de fortes puissances, ces deux types de cendres sont valorisés séparément. Les cendres volantes, chargées en éléments métalliques et polluantes sont évacuées en décharges de classe 1.

Bien que le décendrage automatique soit fortement recommandé, il peut être également manuel pour des puissances en principe inférieures à 200 kW mais cela nécessite de prendre certaines précautions de sécurité pour cette intervention humaine.

Valeurs règlementaires des rejets

Les chaudières de 400 kW à 20 MW doivent faire l'objet d'un contrôle de leur efficacité énergétique par un organisme accrédité à cet effet. Les mesures de polluants atmosphériques devront conduire à vérifier en complément des contrôles précités que l'exploitant prend toutes les dispositions nécessaires dans la conception et l'exploitation de l'installation pour réduire la pollution de l'air à la source (arrêté du 2 octobre 2009). L’organisme de contrôle doit réaliser une mesure de la teneur en oxydes d'azote (NOx) dans les gaz rejetés à l'atmosphère. Pour la chaudière bois, une mesure supplémentaire de la teneur en poussières est effectuée, selon la norme de référence NF EN 13284-1 ou NF X 44-052, en fonction de la concentration massique de poussières. La révision à l’été dernier de ce dispositif a permis de mettre à jour les rendements minimaux. Un rendement de 80% minimum a été défini pour les chaudières biomasse nouvellement visées par le contrôle de l’efficacité énergétique.

Les chaudières de plus de 1 MW sont également soumises à la réglementation relative aux installations classées pour la protection de l’environnement (ICPE) qui inclut un contrôle des émissions des polluants, notamment des particules. Désormais, les installations de combustion de puissance thermique nominale totale supérieure à 1 MW et inférieure ou égale à 2 MW consommant des combustibles « classiques » sont dans le champs de la réglementation des ICPE au titre de la rubrique 2910-A. A ce titre, de nouvelles obligations portant sur leur implantation ou leur aménagement, leur entretien ou exploitation, la gestion des risques de pollution de l'eau, de l'air, les nuisances sonores, la gestion des déchets, l'efficacité énergétique, des contrôles périodiques leur sont applicables. L’ensemble de ces prescriptions sont définis dans l’arrêté du 3 août 2018. Les hauteurs minimales des cheminées ainsi que les valeurs limites de rejet y sont précisées.

Des mesures du débit rejeté et des teneurs en O2, SO2, poussières, NOx et CO dans les gaz rejetés à l’atmosphère sont prévues pour les installations de combustion de puissance thermique nominale totale inférieure à 5 MW. Ces mesures doivent être réalisées au moins tous les trois ans par un organisme agréé à la diligence de l’exploitant.

Il est conseillé au professionnel de se reporter aux tableaux de l’arrêté pour connaitre les échéances de mise en conformité des installations existantes, qui varient suivant la puissance de l’installation et du nombre d’heures de fonctionnement par an. Pour les installations nouvelles, les valeurs limites sont applicables à compter de son entrée en vigueur soit le 20 décembre 2018.

Conduit de fumée

Les conduits de fumée sont encadrés par un grand nombre de textes réglementaires (RSDT, décrets et arrêtés) que nous ne pouvons pas expliciter ici. Ils fixent les dispositions techniques pour l’exécution, la réhabilitation et l’entretien des conduits de fumées. Pour connaitre les règles de conception, installation et entretien des conduits de fumée, l’installateur devra se reporter également aux disposition de la norme NF DTU 24.1 « Travaux de fumisterie » de septembre 2020 qui s’applique également à la chaufferie biomasse.

Tout conduit de fumée de générateur d'une puissance supérieure à 300 kW doit être situé à l'extérieur des bâtiments d'habitation, de bureaux ou des zones accessibles au public, à moins qu'il ne soit situé dans une gaine maçonnée et ventilée en partie haute et basse permettant la visite du conduit.

L’entretien et la maintenance

Lors de la conception de la chaufferie bois, le professionnel gardera à l’esprit que les différents choix d’implantations permettront aux technicien d’effectuer correctement les interventions d’entretien, voire de démontage éventuel avec évacuation de composants sans contrainte liée à la taille de la chaufferie. Les dimensions de la chaufferie et des appareils doivent permettre de ménager un espace libre d’au moins 0,50 m entre les générateurs. Réglementairement, il est indiqué qu’il doit être ménagé un espace suffisant pour permettre une exploitation normale comme par exemple l'usage des outils de chauffe et de nettoyage, l’accès aux organes de réglage, de commande, de régulation et de contrôle ainsi qu'aux moteurs électriques ou pour réaliser des travaux d’entretien ou de renouvellement du matériel. Dans les chaufferies bois, il doit être conservé, au voisinage immédiat de la porte, un dépôt de sable d'au moins 0,10 m3 et une pelle, ainsi que des extincteurs portatifs pour feux de classe 34 B1 ou B2 au moins.

Pour fiabiliser l’installation, un contrat d’entretien ou de maintenance est nécessaire. Des obligations d’entretien réglementaires s’imposent à la chaufferie bois et son contenu diffère suivant sa puissance. Les chaudières de 4 à 400 kW font l’objet d’une obligation d’entretien désormais étendue aux parties accessibles du circuit hydraulique.

Pour les chaudières de 400 à 20 MW, le contrôle par un organisme accrédité de l’efficacité énergétique est désormais étendu aux équipements biomasse, jusque-là écartées du dispositif. L’existence d’un contrat de performance énergétique dispense de cette obligation. Pour les chaudières dont la puissance nominale est inférieure à 5 MW, la fréquence maximale entre deux contrôle évolue et est abaissé à trois ans. Elle reste de deux ans dans les autres cas.

En savoir plus

Dans le cadre du programme Règles de l’Art Grenelle Environnement (RAGE), un guide sur les chaufferies bois a été publié qui permet de donner aux professionnels de la filière les règles à suivre pour assurer une bonne conception ainsi qu’une bonne mise en œuvre. Le guide, illustré par des exemples concrets issus de projets existants, traite des cas les plus classiques. Il est téléchargeable sur le site PACTE : Guide Les Chaufferies au bois - Neuf et rénovation

A noter

Toutes ces informations sont données à titre indicatif pour sensibiliser le lecteur. Se reporter aux textes législatifs, réglementaires ou normatifs originaux pour la justesse des modalités.