Chauffe-eau

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Le chauffe-eau est un équipement domestique ou industriel servant à faire chauffer de l'eau à l'aide d'une source d'énergie, qui peut être de l'électricité, du gaz, du fioul, la thermodynamique, une pompe à chaleur, ou l'énergie solaire, qui est de plus en plus utilisée.

On distingue deux grandes familles de chauffe-eau :

  • ceux qui ont une réserve d'eau chaude importante, on les appelle aussi ballons d'eau chaude[1]. S'ils sont électriques, ils présentent l'avantage de pouvoir chauffer l'eau la nuit, lorsque l'électricité coûte moins cher (dans certains pays, et en fonction de l'abonnement). Les chaudières de chauffage central peuvent aussi chauffer l'eau domestique.
Série de chauffe-eau au propane.

L'eau chaude sanitaire

Article détaillé : eau chaude sanitaire.

Avantages et inconvénients des systèmes de chauffe

Comparatif entre ballon d'eau chaude et chauffe-eau instantané[2]:
Chauffe-eau instantanés Ballon d'eau chaude
Pratique
  • La quantité d'eau fournie est illimitée ;
  • Il faut toujours laisser couler l'eau un certain temps avant qu'elle ne soit chaude. Certains fabricants résolvent ce problème par un système de préchauffage (eau chaude en 3 secondes).
  • Il peut provoquer des désagréments (inconstance de la température) si plusieurs robinets débitent l'eau simultanément. Un appareil muni d’un brûleur modulable ou l'usage d'un mitigeur thermostatique peut résoudre le désagrément des températures variables mais pas celui du débit lors du puisage d'eau en deux points (température constante indépendamment du débit)[3] ;
  • Lorsque le robinet est faiblement ouvert on ne dispose pas toujours d’eau chaude.
  • Le ballon se vide plus rapidement (parce que l'échangeur est petit et ne fait pas obstacle au débit) et donc la baignoire peut se remplir plus rapidement si les robinets et tuyauteries le permettent ;
  • L'eau chaude est toujours disponible même lorsque le robinet est faiblement ouvert ;
  • Il faut du temps pour amener l'eau chaude à température choisie et les ballons d'eau chaude électriques ont besoin de plus de temps que ceux au gaz naturel ou au fioul ;
  • Réglez de préférence la température sur 60° : en dessous, le risque de prolifération des bactéries dans le réservoir augmente; en revanche, une température supérieure à 60 °C accroît l'entartrage, le risque de brûlures et les pertes de chaleur puisque le ballon d'eau chaude doit compenser le refroidissement de la réserve d'eau[3].
Énergie
  • Il n’y a aucun gaspillage d’énergie : la consommation est nulle en l’absence d’utilisation d’eau chaude, excepté la veilleuse (anciens systèmes à gaz).
  • Consomme plus d'énergie[3]. De plus, l'eau est chauffée même lorsqu’on n’en a pas besoin.
Rendement
  • Moins bon
  • Le ballon d'eau chaude a un meilleur rendement que le chauffe-eau instantané.
Prix
  • Les chauffe-eau instantanés sont meilleur marché à l'achat mais ils ne peuvent pas bénéficier du tarif "heures-creuses" lorsqu'il existe.
  • Plus cher à l'achat mais mieux isolé.

Le chauffe-eau

Débit

Lors du choix d’un chauffe-eau, il faut être attentif à sa capacité de débit (capacité et vitesse d’écoulement) :

Utilisation/débit 5L/min. 10L/min. 13L/min. 16L/min. 20L/min.
Évier X X X
Évier + douche X X X X
Évier + bain X X X
Évier + douche + bidet X X

Le temps d’attente pour l’obtention d’eau chaude est dépendant :

  • du débit du robinet,
  • de la section de la tuyauterie,
  • de la distance entre le chauffe-eau et le robinet (au plus court, au mieux),
  • de l'isolation des tuyauteries (pour limiter les pertes de chaleur).

Source d'énergie

Le gaz naturel

Le gaz naturel est le combustible le meilleur marché, mais il exige quelques adaptations :

  • une cheminée avec ventilation supérieure et inférieure,
  • un dispositif de sécurité qui coupe le chauffe-eau lors d’un retour d’air dans la cheminée.

Le gaz naturel est une source d'énergie fossile. C’est l’énergie qui a connu la plus forte progression depuis les années 1970. Elle représente le cinquième de la consommation énergétique mondiale.

L'électricité

L’électricité est souvent utilisée pour petits besoins d’eau (par ex. pour un évier de cuisine). Les gros appareils peuvent nécessiter une adaptation de l’alimentation électrique.

Le propane

Le propane est utilisé pour les habitations qui ne disposent pas d’un raccordement au gaz naturel.

Le ballon d'eau chaude

La capacité du réservoir

Le réservoir doit être dimensionné en fonction des besoins du ménage.

  • Il ne doit pas être trop petit car on risque de se trouver souvent sans eau chaude.
  • Il ne doit pas être trop grand car le coût d’achat et la consommation en énergie sont plus élevés.

Le dimensionnement conseillé est de :

  • 100 l pour une habitation avec douche,
  • 130 l pour une habitation avec une baignoire,
  • 160 l pour une habitation avec 2 baignoires pouvant fonctionner simultanément.

Il faut également s’assurer du bon rendement du ballon d'eau chaude afin qu’il assure un confort optimal et une consommation moindre.

Le réglage de la température de l'eau stockée

La température de l’eau qui est stockée dans le ballon doit être réglée.

  • Elle ne peut pas être trop froide : cela crée de l’inconfort et un déficit d’hygiène.
  • Elle ne doit pas être trop chaude: le rendement décroît, la consommation d'énergie augmente, on risque de se brûler et on augmente le risque de dépôt de calcaire.
  • La température conseillée est de 60 à 65 °C[4].

Pour ceux qui disposent du tarif « heure creuse », il est préférable de faire chauffer le ballon d'eau chaude pendant les périodes correspondantes (indiquées sur le contrat du fournisseur).

Les types de chaudières

Les ballons d'eau chaude électriques

Le premier chauffe-eau électrique à accumulation, le « cumulus », est inventé en 1915 par Frédéric Sauter.

Une résistance électrique dans le réservoir amène l'eau à la température souhaitée.

  • Les grands ballons d'eau chaude fonctionnent exclusivement sur le tarif heure creuse
  • Les ballons d'eau chaude économiques sont branchés sur le tarif bi-horaire, un interrupteur permettant un réchauffement supplémentaire durant la journée.
  • Le ballon d'eau chaude de confort est proche du ballon d'eau chaude économique, mais il chauffe l’eau automatiquement si la réserve descend sous la température de référence.
  • Les chauffe-eau instantanés sont meilleur marché, et ont une durée de vie plus longue que les ballons d'eau chaude électriques ordinaires, mais on ne peut les utiliser que pour de petites quantités (lavabos, cuisines, etc.).
  • Les bouilloires (seulement pour les cuisines) : ne chauffent l’eau que lorsqu’elles sont remplies et si on les met en marche. Elles ont une longue durée de vie mais conviennent uniquement pour de petites quantités.

Les chauffe-eau au gaz naturel et au mazout

Ils sont plus économiques et généralement plus rapides que les chauffe-eau électriques.

Les chauffe-eau à chauffage direct

Les chauffe-eau à chauffage direct fonctionnent indépendamment du chauffage central et disposent de leur propre brûleur. L'eau traverse un tuyau en spirale placé dans les gaz chauds. Ce système est le plus avantageux : le temps de chauffage est court et le débit d'eau élevé.

Les chauffe-eau à chauffage indirect

Les chauffe-eau à chauffage indirect fonctionnent à l’aide de la chaudière du chauffage central. L'eau du chauffage est envoyée dans un échangeur à plaques de très grande surface d'échange. La chaleur est transférée instantanément à l'eau froide sanitaire. Pendant la période de puisage d'eau chaude sanitaire, le circuit de chauffage est raccourci par une dérivation qui fait retourner l'eau de chauffage sous la flamme avant qu'elle ne parte vers les radiateurs. Avantage : réchauffement presque instantané.

D’autres modèles fonctionnent selon le même principe que le bain-marie : un réservoir dans un autre. L’eau chaude de la chaudière qui remplit le réservoir extérieur (eau du circuit de chauffage) réchauffe l’eau contenue dans le réservoir intérieur (eau chaude sanitaire). Avantage : le réchauffage est plus doux, il y a moins de danger de dépôts calcaires. Le réservoir intérieur contient de l'eau chaude immédiatement disponible, mais le transfert de chaleur est plus lent ; si le puisage est très grand, la température peut baisser.

Les chauffe-eau combinés

Les chauffe-eau combinés fonctionnent avec la chaudière pendant la période de chauffage de l’habitation et par alimentation électrique en été. Ce choix est retenu quand la source principale est manuelle ou aléatoire (bois-bûches, éolien, solaire).

Les chauffe-eau solaires

Chauffe-eau solaire de type monobloc : capteurs et ballon de stockage placés sur le même châssis.
Article détaillé : Chauffe-eau solaire.

Ce type de chauffage permet habituellement de compléter les types de chauffage de l'eau exploitant d'autres sources énergétiques (électricité, énergies fossiles, biomasse, ...), certains chauffe-eau solaires à tubes sous vide permettent de les remplacer totalement.

L'énergie solaire étant parfaitement renouvelable, ce remplacement permet de limiter efficacement les émissions de gaz à effet de serre ou la production de déchets nucléaires, raison pour laquelle l'installation de tels dispositifs est fortement encouragée par de nombreux États et collectivités via la fiscalité, des primes et/ou une obligation d'installation sur les nouvelles constructions.

Les chauffe-eau thermodynamiques

Chauffe-eau thermodynamique

Un ballon d'eau chaude thermodynamique intègre une pompe à chaleur qui prélève des calories dans l'air pour les restituer à l'eau.

Son rendement (CoP) dépend de la qualité de la machine (compresseur, pièces, carte électronique...), de la technologie (inverter...) et du gaz frigorifique utilisé (R410A, CO2...). Contrairement à ce que l'on pourrait penser les ballons sur air intérieur ne présentent pas forcément des CoP plus performants (et surtout ils ont tendance à refroidir la pièce dans laquelle ils sont installés, ce qui peut être contre productif).

Un ballon d'ECS (eau chaude sanitaire) thermodynamique est en général caractérisé par un CoP nominal de l'ordre de 3 à 4, mais son efficacité globale sur l'année est en pratique inférieure. Le rapport moyen global sur une année est de l'ordre de 2,6 si l'on compare un ECS thermodynamique (1 280 kWh) avec un ECS à résistance électrique (3 325 kWh)[5], donc un tel équipement peut consommer 2,5 à 3 fois moins d'énergie à l'utilisation que les modèles à résistance électrique s'il est bien réglé.

De plus, les chauffe-eau thermodynamiques peuvent exploiter le tarif heures pleines/heures creuses car rien n'empêche le fonctionnement exclusif dans les moments les plus favorables économiquement. Certains sont même dotés de fonctionnalités (fil pilote de signal, mode boost,...) permettant une gestion plus intelligente en regard de son utilisation.

Horloge de programmation

Une horloge de programmation permet de chauffer l’eau à un tarif électrique favorable (les chauffe-eau au gaz naturel ou au mazout consomment également un peu d'électricité).

Raccordements

Un ballon d'eau chaude est logiquement alimenté par le réseau d'eau potable via un tuyau d'eau froide. Le ballon d'eau chaude rejette par le groupe de sécurité l'excès d'eau dû à la dilatation (limitant ainsi la pression), dans une canalisation d'évacuation, et l'eau chaude, dans le tuyau alimentant le réseau d'eau chaude de l'habitation[6].

Un vase d'expansion peut également être utilisé pour compenser la dilatation de l'eau.

Notes et références

  1. ↑ en France on l'appelle aussi cumulus; en Belgique, pour ballon d'eau chaude, on utilise couramment le terme anglo-saxon boiler, mais prononcé [bwa.lɛʁ]
  2. ↑ "Les différences entre le boiler et le chauffe-eau" par Bruxelles Environnement
  3. ↑ a b et c Tests achats: Systèmes de production d'eau chaude sur test-achats.be
  4. ↑ Température chauffe eau, sur le site chauffe-eau.comprendrechoisir.com, consulté le 13 février 2013
  5. ↑ [PDF] Synthèse de l'étude ADEME - COSTIC - FFB sur les chauffe eau thermodynamiques, sur le site ademe.fr
  6. ↑ Les groupes de sécurité des chauffes-eau Sur le site bricolsec.canalblog.com

Voir aussi

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Articles connexes

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