Le chauffe-eau et l’eau chaude sanitaire

Comme son nom l’indique, l’eau chaude est stockée dans un chauffe-eau ou boiler (un réservoir bien isolé), dont la capacité dépend du volume d’eau chaude consommé. Lors de l’installation, il est primordial de tenir compte des besoins familiaux.
Un chauffe-eau ou boiler doit maintenir l’eau à la température souhaitée. Le volume propre du réservoir constitue une réserve toujours disponible.
La solution idéale est un boiler d’une contenance suffisante pour faire face aux débits de pointe et un générateur qui remet rapidement la réserve d’eau à température.
Il existe 2 possibilités différentes :

  • Le boiler double enveloppe: une enveloppe chauffante entoure le réservoir d’eau chaude sanitaire
  • Le boiler avec serpentin intégré: Le rendement de production d’eau chaude sanitaire est fortement amélioré grâce à l’insertion d’un serpentin de réchauffage dans le réservoir de production. Le chauffe-eau est alors plus rapidement à température et l’échangeur ne perd plus sa chaleur au contact de la température ambiante.  

L’échangeur de chaleur instantanné

Avec ce système, l'eau chaude n'est pas accumulée mais produite en continu au moment de la demande. Il n'y a donc pratiquement aucune perte de chaleur en dehors des périodes de production. Il faut néanmoins noter que le débit est limité par la puissance de la chaudière, qui ne produira que quelques litres d'eau chaude par minute.

Le chauffe-eau solaire

Chacun profite gratuitement de la chaleur du soleil. Ainsi une habitation bien orientée et avec le vitrage adéquat bénéficie passivement de la chaleur solaire. Néanmoins, cette énergie peut aussi être utilisée activement. Ainsi le chauffe-eau solaire (avec collecteur solaire ou panneau solaire) est principalement utilisé pour la production d'eau chaude sanitaire.

Les éléments:

  • Le collecteur solaire : Le collecteur absorbe le rayonnement du soleil de sorte que la température augmente. Le collecteur est refroidi par un liquide (médium) qui transmet la chaleur au boiler solaire.
  • Le boiler (ou réservoir tampon) emmagasine la chaleur solaire dans l'eau et la délivre sur demande.
  • Le système de régulation : il permet de programmer votre installation selon vos besoins.
  • Le complément de chauffage: il vous permet de profiter de l'eau chaude, lorsque votre stock est épuisé ou s'il n'y a pas assez d'énergie solaire. Le mazout reste le complément de chauffage idéal. L'apport de chaleur peut être effectué dans le boiler solaire (on parle alors d'un boiler mixte) ou bien dans un réservoir tampon à part (ou une chaudière combinée).

Le fonctionnement

L'eau chaude sanitaire est stockée dans le boiler. Si le collecteur ne délivre pas suffisamment d'énergie, l'eau doit être chauffée par un complément de chauffage.

Le meilleur moyen pour ce complément de chauffage au mazout est le boiler/réservoir tampon (mais il existe aussi le système de l'échangeur instantané).

Si l'eau produite par le boiler solaire n'est pas suffisamment chaude, c'est alors l'installation chaudière-brûleur qui veille à ce qu'elle atteigne la température désirée. L'installation chaudière-brûleur peut, bien-sûr, être utilisée en même temps pour le chauffage central.

Pour les appareils à accumulation, il existe également la possibilité d'avoir une combinaison boiler-chauffage central. Il s'agit d'un ensemble intégré comprenant le système de production d'eau chaude et la combinaison chaudière brûleur.

Pour une installation existante, il faut faire attention à ce que la chaudière ait un rendement suffisant et à ce que le boiler soit bien isolé.

Le schéma ci-dessous explique simplement le fonctionnement d'une installation d'eau chaude sanitaire combinée à des collecteurs solaires.

Nous distinguons deux types de circuits : un premier échangeur de chaleur (boiler) qui est relié au(x) collecteur(s) solaire(s), et un second échangeur de chaleur, qui sert comme complément de chauffage si besoin est.

Le circuit du collecteur solaire

Le circuit du collecteur solaire est rempli d'un liquide (par ex. un mélange antigel sur bas d'eau) qui capte la chaleur des rayons solaires.

Une sonde mesure la température de ce liquide dans le collecteur solaire. Si la température est supérieure de 5 à 10°C à celle mesurée (par la sonde à hauteur de l'échangeur de chaleur du collecteur solaire) en bas du boiler, le système de régulation activera la pompe du circuit du collecteur solaire pour évacuer la chaleur du collecteur solaire.

La chaleur est envoyée vers le boiler via l'échangeur de chaleur. Si la différence entre la température mesurée par la sonde du collecteur solaire et la sonde à hauteur de l'échangeur de chaleur, est de max. 2°C, la pompe s'arrête. Cela arrive aussi lorsque la température mesurée dans le boiler dépasse 85°C. Un clapet anti-retour placé dans le circuit du collecteur solaire permet d'éviter que la chaleur transmise au boiler ne revienne dans le collecteur.

Une sonde jointe au boiler mesure si la température (de l'eau) est atteinte. S'il n'y a pas suffisamment de rayonnement solaire, c'est la combinaison chaudière-brûleur qui fournira la chaleur supplémentaire nécessaire.

Le collecteur solaire est généralement placé sur le toit dirigé vers le sud, avec une inclinaison de 20 à 60°. Un écart de 45°(sud-est ou sud-ouest) est à préconiser. Aucune ombre ne peut de préférence couvrir le collecteur. 
Étant donné que les collecteurs sont relativement légers, aucun renforcement du toit n'est nécessaire, mais bien un ancrage solide. Le placement d'un collecteur est très simple et ne prend qu'un jour.

En ce qui concerne les dimensions de votre installation, il est préférable que vous contactiez votre spécialiste en chauffage. Tenez cependant compte que la surface de collecteur est de 3 à 6 m² pour une famille moyenne.

Le réseau de distribution

µL'installation pour la production d'eau chaude sanitaire dans une nouvelle construction mérite toute notre attention. Elle doit être installée le plus centralement possible afin d'éviter de trop grandes distances vers les points de prélèvement.

Pour les grands bâtiments ou les immeubles à appartements, cette solution n'est pas toujours possible. On ne peut pas exiger des habitants qu'ils laissent couler plusieurs dizaines de litres d'eau froide chaque fois qu'ils ouvrent le robinet d'eau chaude. Dans ce cas il faut utiliser une boucle de distribution.
Un circulateur de boucle, correctement dimensionné et géré, maintient cette boucle en température. De cette manière, même le point de prélèvement le plus éloigné peut être rapidement alimenté en eau chaude.

Quelques directives pour l’eau sanitaire

La température de l'eau

Ne chauffez pas trop l'eau. L'eau du robinet arrive à une température moyenne de 10°C. La température d'eau chaude nécessaire à des fins domestiques ne dépasse pas 55°C.
Au-dessus de cette limite, le contact avec le corps devient pratiquement impossible ! Le danger de brûlure est bien réel. Il est par ailleurs déconseillé de laisser monter la température au-delà de 55°C dans les tuyauteries du réseau de distribution d'eau chaude sanitaire.

La régulation "priorité à l'eau chaude sanitaire"

Une régulation "priorité à l'eau chaude sanitaire" doit être installée. Il s'agit d'une opération très simple. Quand la sonde de température (1) du boiler (6) constate une baisse de température, la vanne mélangeuse (5) du circuit de chauffe se ferme et le circulateur (4) est mis hors service. Simultanément, la pompe de charge (3) est enclenchée. La puissance totale de la chaudière à mazout est de ce fait allouée au boiler qui peut se recharger très rapidement en eau chaude. 
Dès que la température de consigne (55°C) est atteinte, la pompe de charge est arrêtée et la commutation est inversée de sorte que la régulation du chauffage reprend sa fonction. Nous appelons ceci un "système régulation priorité à l'eau chaude sanitaire".

La régulation priorité

1 Sonde de température
2 Clapet anti-thermosiphon 
3 Pompe de charge 
4 Circulateur - chauffage 
5 Vanne mélangeuse 
6 Réservoir accumulateur 
7 Sonde extérieure 
8 Panneau de régulation électronique
9 Thermostat de la chaudière
10 Purgeur automatique
11 Soupape de sécurité
12 Robinet thermostatique
13 Radiateur
14 Sonde d'eau chaude
15 Chaudière et brûleur 

Programmable

Cette "priorité de l'eau chaude sanitaire" permet d'amener très vite l'eau du boiler à température sans que les habitants en ressentent la moindre gêne. 
À l'instar du chauffage, la production d'eau chaude doit être programmable. Les périodes de consommation d'eau chaude sont en effet facilement prévisibles. Il est donc inutile de maintenir toute la journée la température du boiler. Ce serait du gaspillage. Une horloge de programmation est donc un investissement avantageux. Vous pouvez, par exemple, régler l'horloge de telle façon que l'eau se chauffe le matin entre 5 et 6h. À ce moment, les exigences de chauffage sont au minimum et l'on bénéficie du tarif de nuit. Le volume d'eau du boiler suffit en général pour les besoins de toute une journée. Et la "priorité eau chaude" peut de nouveau se mettre en marche entre 17h30 et 21h pour les besoins de la soirée. Il est évident que la programmation peut s'adapter en fonction de votre style de vie et peut respecter un autre horaire pour le week-end.