Publication de vulgarisation de l’ISU # AEN-175
Auteur : Thomas H. Greiner, Extension Agricultural Engineer
Department of Agricultural and Biosystems Engineering, Iowa State University.
Septembre 1997
L’empoisonnement au monoxyde de carbone
Vérification de la combustion complète
Les combustibles fossiles contiennent du carbone (C) et de l’hydrogène (H). Lors d’une combustion complète, le carbone et l’hydrogène se combinent avec l’oxygène (O2) pour produire du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O). Lors d’une combustion incomplète, une partie du carbone n’est pas complètement oxydée, ce qui produit de la suie ou du monoxyde de carbone (CO). La combustion incomplète utilise le carburant de manière inefficace et le monoxyde de carbone produit est un danger pour la santé.
Une flamme à gaz correctement conçue, réglée et entretenue ne produit que de faibles quantités de monoxyde de carbone, 400 parties par million (ppm) étant le maximum autorisé dans les produits de combustion. La plupart des brûleurs en produisent beaucoup moins, entre 0 et 50 ppm étant typique. Lors d’une combustion incomplète, les concentrations de monoxyde de carbone peuvent atteindre des niveaux supérieurs à 7 000 ppm. Même une petite quantité de déversement dans des structures occupées à partir d’appareils produisant de grandes quantités de CO constitue un risque pour la santé et peut être une menace pour la vie.
La combustion incomplète se produit en raison de :
* Un mélange insuffisant d’air et de combustible.
* Une alimentation insuffisante en air de la flamme.
* Un temps insuffisant pour brûler.
* Un refroidissement de la température de la flamme avant que la combustion ne soit complète.
Les raisons typiques d’une combustion incomplète dans les appareils de chauffage résidentiels comprennent :
* Des systèmes d’évacuation bloqués.
* Des passages de cheminée bloqués dans les appareils de chauffage.
* Obturateur d’air sur le brûleur insuffisamment ouvert.
* Orifices de gaz trop grands ou trop petits (généralement trop grands).
* Pression de gaz du collecteur trop élevée ou trop faible (généralement trop élevée).
* Rouille, tartre ou suie sur le brûleur.
* Brûleur mal installé.
* Flamme empiétant sur une surface froide.
* Air de combustion insuffisant vers l’appareil.
* Tirage vers le bas du système d’évacuation.
* Défaillance des ventilateurs électriques ou à tirage induit.
* Perte d’intégrité de l’échangeur de chaleur (fissuré, rouillé ou trous dans l’échangeur de chaleur).
* Perturbation physique de la flamme (c’est-à-dire, forts courants d’air soufflant sur la flamme.)
Pour réduire les risques d’intoxication au CO, obtenez et suivez attentivement toutes les recommandations du fabricant en matière d’inspection et d’entretien. Voici les étapes supplémentaires recommandées pour l’entretien et l’inspection des appareils de chauffage au gaz :
1. Inspectez visuellement le brûleur et la flamme, à la recherche de rouille, de suie, de décoloration et d’une couleur ou d’un motif anormal de la flamme.
2. Vérifiez visuellement l’appareil de chauffage pour voir s’il y a des signes de déroulement de la flamme, de tirage vers le bas et de déversement. Des fils brûlés, de la suie, de la rouille, du tartre et des » traces » de produits de combustion sont des signes de problèmes.
3. Vérifier la conception, l’intégrité et le tirage du système d’évacuation.
4. Vérifier l’adéquation de l’air de combustion et de l’air d’appoint.
5. Vérifier que le système d’évacuation fonctionne dans le » pire des cas » de dépressurisation du logement.
6. Vérifier que les passages du conduit de fumée dans l’appareil ne sont pas bloqués ou restreints – nettoyer si nécessaire.
7. Inspecter visuellement l’échangeur de chaleur pour vérifier son intégrité.
8. Vérifier les pressions de gaz du collecteur à l’aide d’un manomètre et ajuster si nécessaire.
9. Vérifier le débit de gaz vers l’appareil (sur les appareils à compteur).
10. Mesurer le CO dans les produits de combustion à l’aide d’un analyseur électronique de CO à affichage numérique.
Des étapes supplémentaires qui aident à déterminer la cause d’un problème de monoxyde de carbone d’un appareil de chauffage comprennent :
11. Vérifier la bonne combustion à l’aide d’un analyseur de combustion ayant la capacité de mesurer la teneur en monoxyde de carbone et en oxygène.
12. Déterminer les zones de fuites et les différences de pression dans la structure et le système d’évacuation à l’aide d’un infiltromètre et d’un micromanomètre.
13. Vérifier la taille appropriée de l’orifice de gaz.
14. Surveiller continuellement les concentrations de monoxyde de carbone dans la structure.
INSPECTION VISUELLE DE LA FLAMME
L’inspection visuelle du brûleur révélera des problèmes évidents, notamment la rouille, le tartre ou la suie. Des perturbations évidentes du modèle de flamme ou une couleur inappropriée indiquent un problème de combustion. Malheureusement, l’inspection visuelle n’est PAS suffisante pour vérifier une bonne combustion. Les brûleurs produisant des concentrations EXTRÊMEMENT élevées de monoxyde de carbone peuvent brûler en bleu. À l’inverse, les brûleurs produisant peu de monoxyde de carbone peuvent brûler jaune.
Le monoxyde de carbone est un gaz incolore, inodore, insipide, non irritant et très toxique à faible concentration. Comme il n’est pas possible de déterminer de manière fiable si un brûleur produit une quantité excessive de monoxyde de carbone visuellement, il est recommandé d’utiliser un analyseur électronique de monoxyde de carbone à affichage numérique. L’American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers, Inc. déclare : » Il est souhaitable d’utiliser des indicateurs appropriés pour déterminer si le monoxyde de carbone est présent ou non dans les gaz de combustion » (ASHRAE Handbook, p. 26.3). L’utilisation d’un instrument permettant de mesurer les concentrations de monoxyde de carbone à l’extérieur, à l’intérieur de la structure et dans les produits de combustion est essentielle pour s’assurer que l’appareil de chauffage fonctionne en toute sécurité.
Brûleur à flamme bleue
Couleur de la flamme : bleue
Peut indiquer une production élevée ou faible de CO, aucune méthode visuelle fiable pour déterminer la production de CO.
Couleur de la flamme : jaune
Indique généralement une production élevée de CO. Une cause – ouverture d’air primaire insuffisante.
Brûleur à flamme jaune
Couleur de flamme : bleue
Combustion non conforme à la conception, Peut être soit élevé ou faible en CO, aucune méthode visuelle fiable pour déterminer la production de CO.
Couleur de flamme : jaune
Peut être soit élevé ou faible en CO, dépend d’un air secondaire adéquat pour une combustion complète, aucune méthode visuelle fiable pour déterminer la production de CO.
PRODUCTION DE MONOXYDE DE CARBONE
La conception du brûleur et de la chambre de combustion affecte la quantité de monoxyde de carbone produite. Les méthodes permettant de réduire la production de monoxyde de carbone comprennent la fourniture d’un excès d’air, l’augmentation de la température de la chambre du brûleur et la fourniture d’une grande zone de combustion. Les produits de combustion non brûlés continueront à être oxydés dans une chambre de combustion chaude avec un excès d’air. Malheureusement, l’excès d’air, les températures élevées et les grandes zones de combustion réduisent l’efficacité et augmentent les coûts.
Des actions simples, comme placer une casserole froide sur le brûleur d’une cuisinière de cuisine ou souffler de l’air d’un ventilateur sur un brûleur non ventilé, peuvent augmenter la production de monoxyde de carbone. L’oxydation des gaz de combustion s’arrête lorsque les gaz chauds entrent en contact avec la casserole froide ou sont refroidis par l’air du ventilateur. Tout monoxyde de carbone non encore oxydé sera libéré dans la pièce.
Le réglage du brûleur affecte la quantité de CO produite. Un air insuffisant au niveau du brûleur primaire augmente la production de CO. Les entrées d’air restreintes produisent souvent une perturbation notable de la flamme et un passage du bleu au jaune.
Une autre cause d’air primaire insuffisant et de combustion incomplète est l’excès de débit de gaz vers le brûleur. L’excès de débit de gaz produit rarement une perturbation perceptible de la flamme ou un changement de couleur. Le débit de gaz excessif peut être causé par une pression de gaz excessive ou par des orifices de gaz surdimensionnés. Les régulateurs de gaz peuvent tomber en panne, se dérégler, ne pas être correctement réglés sur le terrain en fonction de l’altitude ou être ajustés à la hausse par les techniciens sur le terrain afin d’augmenter le débit de chaleur. Le surchauffage est particulièrement dangereux parce que :
* Une production élevée de CO peut se produire.
* Un excès de chaleur est produit, ce qui peut endommager les échangeurs de chaleur.
* Un excès de produits de combustion est produit, ce qui peut dépasser la capacité des conduits de fumée et des systèmes d’évacuation des appareils de chauffage.
* La flamme peut continuer à brûler bleu, ne donnant aucune indication visuelle évidente du problème.
Typiquement, les fabricants d’appareils de chauffage à air chaud exigent la vérification du débit et de la pression du gaz lors du démarrage initial et n’autorisent pas de surchauffe. Pour trouver et corriger les problèmes causés par un excès de gaz, il est important de vérifier le débit de gaz, la pression de gaz, le dimensionnement des orifices et les concentrations de monoxyde de carbone dans les produits de combustion.
TROUTS DANS L’ÉCHANGEUR DE CHALEUR
Les gros trous dans un échangeur de chaleur sont dangereux. L’air forcé à travers les trous par le ventilateur de circulation augmente la production de CO en perturbant la flamme. Le flux d’air augmente la quantité de produits de combustion se déversant dans les pièces d’habitation en perturbant le flux d’air à travers le conduit d’évacuation de l’appareil. Dans la plupart des appareils de chauffage à tirage naturel et à tirage induit, une pression élevée du côté du ventilateur de l’échangeur de chaleur empêche les produits de combustion de s’écouler directement dans l’air de circulation. Habituellement, les produits de combustion pénètrent dans la maison en raison d’une défaillance de l’évent ou d’un déversement. Dans les fours à ventilation forcée et à combustion pulsée, les pressions élevées du côté de la combustion peuvent forcer les produits de combustion à passer directement par des trous dans l’air de circulation et dans la maison. Les produits de combustion contiennent de grandes quantités de monoxyde de carbone et de vapeur d’eau, qui peuvent étouffer les flammes ou entraîner une augmentation de la rouille et de la corrosion de l’échangeur thermique. Le déploiement des flammes se produit dans les cas graves.
Les trous dans les échangeurs de chaleur peuvent être trouvés par observation directe, en utilisant soit des miroirs, soit en démontant l’unité. Certaines unités de combustion scellées à évent direct peuvent être testées en scellant l’entrée et la sortie et en testant la pression. Les bombes fumigènes, le traçage des odeurs et les pulvérisations de sel ont été utilisés, mais ne se sont pas révélés totalement acceptables. L’American Gas Association a mis au point une méthode de test des échangeurs de chaleur utilisant des gaz traceurs qu’elle a jugée plus fiable et plus précise. L’observation de la perturbation de la flamme lorsque le ventilateur de l’appareil de chauffage s’allume révélera la présence de gros trous. La mesure du monoxyde de carbone dans les produits de combustion à l’aide d’analyseurs de CO révèle une combustion incomplète causée par la circulation de l’air dans les trous.
Les gaz de combustion doivent être échantillonnés avant la dilution du coupe-tirage. Dans les appareils à tirage naturel, les conduits de fumée (chambres) situés en haut de l’appareil peuvent généralement être atteints, à l’aide d’une sonde, à travers le déflecteur ou le capot de tirage. Pour les appareils comportant plusieurs brûleurs et des conduits de fumée séparés (chambres), chaque brûleur doit être vérifié séparément en insérant la sonde dans le haut de chaque chambre. Il est important d’insérer la sonde à une distance suffisante dans les chambres de combustion pour s’assurer que les produits de combustion non dilués sont échantillonnés. Les unités de combustion scellées peuvent souvent être échantillonnées plus facilement à la sortie de l’échappement extérieur. Les endroits qui ne donneront pas une lecture précise des gaz de combustion comprennent : le périmètre du coupe-tirage (cela représentera l’air ambiant), directement au-dessus de la flamme (l’échantillonnage à cet endroit peut donner une lecture élevée erronée) et aux sorties d’air du four (qui contiennent un échantillon mixte).
ANALYSEURS ET DÉTECTEURS DE MONOXYDE DE CARBONE
Il existe de nombreuses causes potentielles de production de monoxyde de carbone et de déversement de produits de combustion dans les zones d’habitation. De nombreuses causes sont accidentelles et imprévisibles ; par exemple ; les trous dans les échangeurs de chaleur se développent ou s’agrandissent après l’inspection, les systèmes d’aération tombent en panne en cas de vent fort, les régulateurs de pression collent ou les entrées d’air et les évents gèlent.
Pour se protéger contre les intoxications accidentelles au monoxyde de carbone, la Commission américaine de sécurité des produits de consommation, le département de la santé publique de l’Iowa et le service de vulgarisation de l’université d’État de l’Iowa recommandent que chaque maison dispose d’au moins un détecteur de monoxyde de carbone homologué U-L à chaque étage où se trouvent des chambres à coucher. Les appareils de chauffage doivent être inspectés et entretenus chaque année par un chauffagiste qualifié. La couleur de la flamme n’étant pas un indicateur fiable de la production de monoxyde de carbone par un brûleur, l’entrepreneur en chauffage doit utiliser un analyseur de monoxyde de carbone pour inspecter et entretenir les brûleurs.