Eau chaude sanitaire : les solutions les moins énergivores

Eau chaude sanitaire : les solutions les moins énergivores

Combiner contraintes technico-économiques et confort de l’utilisateur devient le rôle essentiel de l’installateur.

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En représentant environ 15% de la totalité de l’énergie consommée dans l’année, la production d’eau chaude sanitaire est un poste important de dépenses pour les familles.

 

Quand on sait qu’un foyer moyen de 4-5 personnes consomme de 200 à 300 litres d’eau chaude par jour, il est évident qu’alléger ce poste budgétaire devient une priorité.

 

Alors certains diront qu’il faut préférer la douche au bain, utiliser des robinetteries économes en eau, qu’il ne sert à rien de chauffer l’eau à 60°C pour ne l’utiliser qu’à 37°C…, mais pourquoi ne pas prendre le problème à la source ?

 

Opter pour une solution de production de l’eau chaude sanitaire la moins énergivore possible. A cela, deux réponses évidentes émergent d’elles-mêmes, le chauffe-eau thermodynamique et le fameux ballon solaire.

 

D’autres possibilités s’offrent à nous comme la récupération de chaleur sur les eaux grises ou les murs solaires, mais ces deux dernières options restent encore bien marginales compte-tenu des marchés de niche qu’elles visent.

 

En tout état de cause, chaque solution doit souscrire aux nouvelles réglementations et répondre de façon individuelle à chaque chantier. Alors, combiner contraintes technico-économiques et confort de l’utilisateur devient le rôle de l’installateur, car au final c’est le client qui règle la facture.

 

 

AVIS D'EXPERT

 

Olivier Sidler,
Vice-Président de l’Association Negawatt
et directeur du bureau d’études Enertech

 

« Prendre la ­démarche très en amont… »

 

« Il est primordial de limiter les besoins. Nous avons réalisé un chantier de 43 logements à Beaune (21), où nous étions maître d’œuvre. Sur ce site on observe une consommation de 12,2 kWh d’énergie utile/m².an sur une boucle de chauffage urbain.

 

Nous voulions satisfaire les usagers en produisant le moins d’ECS possible. Nous avons donc préscrit des limiteurs de débits autorégulés de 1,5 à 4 l/mn au nez de tous les robinets. Ensuite, nous avons opté pour des douchettes à économies d’énergie.

 

En faisant cela, on divise déjà par deux les besoins d’eau, pour quelques dizaines d’euros seulement ! Il faut également limiter les pertes d’énergie thermique dans les boucles de distribution d’eau chaude. Souvent, elles sont trop longues et surtout très mal isolées.

 

Sur ce dernier point on voit régulièrement du calorifuge de 11 mm d’épaisseur sur ces réseaux d’eau chaude alors qu’il en faudrait 30 ou 40 mm ! Il faut absolument isoler tous les ponts thermiques.

 

Tous les colliers, robinets, vannes de réglages, l’échangeur de production de chaleur et même les compteurs (quand il y en a) doivent être calorifugés.

 

Dans l’architecture des boucles, on demande à faire passer les colonnes ECS dans les logements et non en gaines palières car l’utilisateur puise des litres d’eau froide avant d’avoir de l’eau chaude ; eau froide  qu’il paye au prix de l’eau chaude ! On doit vraiment  prendre la démarche en amont…


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Solution n° 1 : Le chauffe-eau thermodynamique

 

 

C’est avec le principe de l’aérothermie que le chauffe-eau thermodynamique monte l’eau en température.

 

Il s’agit de l’association d’une pompe à chaleur (PAC) et d’un ballon d’eau chaude sanitaire. La PAC récupère les calories présentes naturellement dans l’air pour les transmettre à l’eau du ballon et la faire monter en température.

 

L’air utilisé par un tel procédé peut provenir de différentes sources comme l’air ambiant non chauffé, l’air extérieur ou l’air extrait d’une ventilation mécanique contrôlée (VMC). Un appoint électrique prend le relais de façon automatique si l’on est face à des températures extérieures extrêmes ou si un besoin exceptionnel d’eau chaude se faisait sentir brusquement.

 

Il en existe des plus ou moins performants, sachant qu’un bon chauffe-eau thermodynamique peut fonctionner dans des plages de températures de -5 à + 45°C.

 

On le choisit en fonction de son rendement énergétique et de son coefficient de performances (Cop), même si ce dernier se dégrade dès lors que l’on atteint une température extérieure nettement négative.

 

La qualité de la pompe à chaleur et la parfaite isolation du ballon participent aux critères de choix de l’ensemble. Ainsi pour chaque kW d’électricité consommée, on transmet plusieurs kW de chaleur à l’eau dans le cas d’un ballon électrique.

 

Le label NF Qualité chauffe-eau thermodynamique est censé prouver la qualité des matériels, mais il n’est pas restrictif.

 

Attention à son emplacement

 

La mise en œuvre reste une étape primordiale car, mal installé, un ballon ne fonctionne pas au meilleur de ses capacités.  Attention alors à son emplacement !

 

Si l’installateur opte pour une buanderie ou un garage cela ne pose pas trop de souci, mais si on le place dans une salle de bains, des désagréments pourraient survenir rapidement.

 

L’installation d’un tel système est donc particulièrement déconseillée dans les espaces surchauffés. Enfin, côté économies, la plupart des industriels s’entendent pour dire que cette technologie peut réaliser jusqu’à 70% d’économies par rapport à un chauffe-eau électrique classique.

 

Intérêts :

c’est une performance 2 à 3 fois meilleure que les ballons électriques.

Limites :

l’emplacement peut parfois poser
des soucis d’intégration et de confort d’ambiance dans l’habitation. Des Cop observés pas toujours à la hauteur des Cop annoncés par les fabricants.


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Solution n° 2 : Le chauffe-eau solaire

 

 

En récupérant les calories, cette technique permet d’augmenter le confort.

 

Parmi l’offre pléthorique de ballons d’eau chaude solaire, on distingue deux catégories : les chauffe-eau solaires individuels (CESI) monoblocs et les solutions à éléments séparés.

 

Les premiers sont, comme leur nom l’indique, d’un seul tenant. Un ballon positionné à l’horizontal est solidaire d’un ou plusieurs capteurs, le tout mis à l’extérieur. Le principe est simple, l’eau froide pénètre dans la partie basse du ballon, puis descend dans le panneau et sous l’effet du rayonnement solaire elle se réchauffe.

 

Sa densité diminuant, l’eau remonte naturellement dans le ballon permettant ainsi la montée en température de l’eau stockée. C’est le principe du thermosiphon. Quand l’eau se refroidit, elle redescend dans le capteur, se réchauffe, ainsi de suite le cycle est permanent.

 

Cette solution présente un avantage économique mais ne saurait être recommandable dans les régions au climat rigoureux, du fait des pertes thermiques du ballon de stockage situé à l’extérieur.

 

Les solutions à éléments séparés se déclinent en deux catégories. Ceux qui fonctionnent comme précédemment sur le principe du thermosiphon, dans ce cas le ballon de stockage doit être situé au-dessus du ou des capteurs, et ceux appelés “à circulation forcée“.

 

Ces derniers présentent l’avantage de pouvoir s’intégrer à la plupart des logements. Le principe reste cependant simple, l’eau se réchauffe dans les capteurs et est transférée vers des réservoirs de stockage au moyen d’une station solaire.

 

Cette dernière comporte généralement un ensemble de pompes de circulation, le vase d’expansion et un système de régulation. Cette solution technique de chauffe-eau solaire à éléments séparés peut se décliner dans le cas de petits collectifs.

 

Ainsi chaque appartement comporte un ballon de production d’eau chaude individuel, tous reliés à un champ de capteurs commun à l’ensemble des logements. En général, on compte 1,5 m² de capteur solaire par logement et 50 litres de stockage/m² de capteur en petit collectif et 3 m² maxi pour une maison individuelle.

 

Une option : l’auto-vidangeable

 

Pour prévenir des désagréments liés aux conditions climatiques, certains principes de raccordements permettent de vidanger le circuit d’eau en plein hiver s’il y a risque de gel, ou en plein été quand il n’y a pas assez de puisage pour éviter les surchauffes.

 

Conclusion : aucun système de chauffe-eau solaire ne saurait être préconisé pour des bâtiments dont les usages ne sont pas de grands consommateurs d’eau chaude sanitaire (ECS). Evitons donc d’installer des systèmes solaires thermiques dans les bâtiments scolaires par exemple !


Intérêts :

l’énergie solaire est gratuite. L’eau chaude à volonté dans des bâtiments consommateurs d’ECS (bâtiments de santé).

Limites :

l’esthétique n’est pas optimale pour les chauffe-eau solaires monoblocs. Les systèmes peuvent monter rapidement en température et provoquer des surchauffes si les consommations en ECS sont insuffisantes.


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INFOS PRATIQUES

 

Respecter 3 trois points clés…

 

On ne peut parler d’eau chaude sanitaire sans faire état des problèmes liés à la légionellose. Décrite pour la première fois en 1976 lors d’un congrès de la légion américaine, en faisant 221 victimes dont près d’une trentaine décédées, la légionellose demeure la hantise de tous les concepteurs d’installations d’eau chaude sanitaire.

 

On sait maintenant qu’il s’agit d’une bactérie, la légionella, qui prolifère dans les réseaux d’eau entre 25°C et 45°C environ.
Trois points clés à respecter pour prévenir ce risque :

  1.  Maîtriser les températures depuis la production et tout au long des réseaux de distribution d’eau chaude sanitaire, pour éviter les températures favorables au développement des bactéries. Une circulaire de la Direction Générale de la Santé préconise une valeur minimale de 55 °C à la sortie des ballons et une élévation quotidienne de la température au-delà de 60 °C dans le cas d’une production avec un stockage d’eau.
  2. Lutter contre la corrosion et l’entartrage en fonction des caractéristiques physico-chimiques de l’eau et de sa température de production. La présence de dépôts de tartre et de corrosion favorise le développement du biofilm dans lequel prolifèrent ces bactéries. Si un risque d’entartrage existe, un adoucisseur par permutation sodique peut alors être installé sur l’alimentation eau froide de la production d’eau chaude sanitaire, sans toutefois le positionner dans la chaufferie vu la température ambiante de celle-ci.
  3. Veiller à éviter la stagnation de l’eau dans l’installation, en supprimant les bras morts et en respectant des vitesses de circulation supérieures à 0,2 m/s dans les boucles d’ECS. Il est conseillé par ailleurs de mitiger l’eau au plus près des points de puisage. On évite également les temps d’attente trop importants.



Bien connaître les besoins




Travail préliminaire et indispensable, l’analyse et la définition des besoins en eau chaude sanitaire est souvent mal appréciée. Des organismes comme l’Ademe par exemple indiquent des ratios de consommations par types de bâtiments.

 

A titre d’exemple, en logements on compte de 25 à 40 litres d’eau à 60 °C par jour et par occupant. Dans l’hôtellerie, les besoins journaliers varient de 70 à 160 litres par chambre suivant le classement de l’établissement et de 8 à 15 litres d’eau chaude en cuisine, par couvert.

 

Pour ce qui est des maisons de retraite, on a pour habitude de tabler sur 40 à 60 litres d’eau à 60 °C par jour et par pensionnaire. Mais des consommations 2 à 4 fois moindres ont été observées, notamment dans les Etablissements d’Hébergements pour les Personnes Agées Dépendantes (EHPAD).

 

Les cliniques et hôpitaux consomment, quant à eux, de 60 à 90 litres d’eau à 60°C par jour et par occupant.




Quelle norme pour les ballons thermodynamiques ?

 

Le texte réglementaire désormais en vigueur est la Norme EN 16147 de mars 2011, elle remplace l’EN 255-3. Elle permet de déterminer les performances d’un chauffe-eau thermodynamique et de le caractériser selon un scénario journalier de consommation d’eau, en prenant compte également les déperditions de chaleur de la cuve du chauffe-eau.

 

 

Source : batirama.com / Laurent Denovillers

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