Séquence n°11 : Comment chauffer l’eau sanitaire ?

Séance 01

Problématique : Comment fonctionne un chauffe-eau thermodynamique ?

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Ressource sur le fonctionnement de ce type d’objet technique

Séance 02

Problématique : Comment fonctionne un chauffe-eau électrique ?

Ressources pour exercice 2

(d’après http://chauffe-eau-illico.com et http://chauffe-eau.comprendrechoisir.com)

1. De manière générale, un chauffe-eau fonctionne de la manière suivante 

  • l’eau froide arrive du réseau (SGDE) et entre dans le chauffe-eau,
  • elle ressort chaude du chauffe-eau : sa fonction d’usage (ou fonction principale) est donc de chauffer l‘eau sanitaire de la maison.

Les techniciens qui ont inventé le chauffe-eau sont partis du schéma pieuvre ci-dessous (il permet de représenter l’objet et les éléments qui agissent sur lui).

pieuvre chauffe-eau

Cet objet technique doit réaliser sa fonction principale (FP) en respectant des contraintes (C) :

  •  C1 : Fournir une eau chaude en quantité suffisante pour l’utilisateur
  • C2 : S’adapter au milieu ambiant (humidité, température…)
  • C3 : S’adapter à l’énergie disponible
  • C4 : Respecter les normes et règlements en vigueur
  • C5 : Rester fixé sur le support (mur, toit, sol…)
  • C6 : Résister à l’eau chaude (température, oxydation…)

 La solution technique la plus répandue en Guyane est le chauffe-eau électrique “bindé”.

2. Le chauffe-eau « blindé »

Cette gamme de chauffe-eau électrique est idéale pour les petits budgets ou les clients désirant optimiser le rapport qualité / prix de leur investissement. Car le premier atout du chauffe-eau électrique blindé, c’est indéniablement sa performance économique. Tout en respectant un cahier des charges techniques (pour les produits certifiés), ils permettent de répondre à des contraintes économiques sans concessions sur votre confort ou votre sécurité. Ils offrent un large choix de modèles permettant de satisfaire vos besoins en termes de capacité ou de configuration de votre logement. Ils existent en configurations vertical, horizontal, ou stable, vous trouverez donc nécessairement un modèle correspondant à vos besoins.

Le chauffe-eau électrique est le système de production d’eau chaude sanitaire le plus utilisé. Il est relativement simple à mettre en œuvre et ne demande aucune particularité pour être installé. Il existe aujourd’hui un large choix de volume de ballon, à partir de 30 litres jusqu’à plusieurs centaines.

La plupart des ballons électriques ont une taille variant de 50 litres à 300 litres qui correspondent bien aux besoins standards, de 1 personne seule à une famille.

Pour réaliser l’achat qui convient à vos besoins, vous devez le dimensionner justement. Il existe des modèles très différents avec des critères de performances eux aussi différents.

Par exemple au niveau de l’isolation, sélectionnez un catégorie C qui est la plus élevé. Attention aussi à la garantie : un chauffe-eau doit être garanti 5 ans pour la cuve et 2 ans pour les pièces.

Évitez les chauffe-eaux bas prix, mal isolé avec une garantie de 2 ou 3 ans sur la cuve, vous risqueriez de le regretter rapidement …

a.Fonctionnement

Dans le cas d’un chauffe-eau électrique, c’est une résistance électrique qui va fournir l’eau chaude sanitaire en chauffant l’eau contenue dans un ballon. La résistance électrique immergée chauffe l’eau du ballon à la température demandée via un thermostat.

schema-chauffe-eau-blinde

Le chauffe-eau électrique est un ballon d’eau accueillant une résistance ainsi qu’un thermostat pour réguler la température. C’est la résistance électrique qui va chauffer l’eau au sein du ballon.

b.Les éléments du chauffe-eau électrique et leur rôle :

La résistance électrique :

La résistance du chauffe-eau assure la mise en température de l’eau de la cuve. Elle agit en transformant l’énergie électrique en énergie thermique.C’est un appareil de chauffage qui se reconnaît aisément : elle possède un système de connexion important à sa base, généralement de forme tubulaire. La résistance de chauffe-eau se change assez facilement.

Il existe deux types de résistances pour chauffe-eau :

  • les résistances thermoplongées : elles ont une protection en acier blindé et sont directement au contact de l’eau.
  • les résistances en stéatite : elles sont protégées par un fourreau qui peut être en émail et évite le contact direct de la résistance avec l’eau.

En Guyane la plupart des chauffe-eau ont des résistances thermoplongées.

L’anode

-L’anode se situe à côté de la résistance et est parfois difficile à extraire par manque de place. L’anode ne s’entretient pas en tant que telle, mais il est possible de la nettoyer lorsque vous faites la vidange de la cuve ou bien lors du remplacement de la résistance. Vous pouvez la vérifier une fois par an pour mesurer son état : attention, c’est un élément fragile qu’il faut manipuler avec prudence. Il est recommandé de changer l’anode du chauffe-eau tous les 5 ans, 10 ans si votre eau n’est pas trop dure. Elle est aussi appelée anode sacrificielle. L’anode d’un chauffe-eau sert à protéger la cuve de votre chauffe-eau de la corrosion.Elle se corrode à la place de votre cuve : en s’oxydant, elle se détruit petit à petit à la place des parois de la cuve. La durée de vie de votre chauffe-eau dépend directement de la durée de vie de son anode. Pour qu’une anode soit fonctionnelle, le métal qui la compose doit être plus réducteur que le métal qu’elle protège. Généralement en magnésium pour le chauffe-eau, il faut la remplacer lorsqu’il ne reste que 25 % de la partie consommable de l’anode.

La cuve :

Le rôle essentiel de la cuve d’un chauffe-eau est d’être un réservoir de stockage d’eau, et en ce sens, d’être constamment rempli. Les matériaux de fabrication de la cuve sont notamment l’acier, le cuivre, le plastique et le composite.Contenant de l’eau, la cuve est souvent protégée de la corrosion par de l’émail, cuit au four, ou par un revêtement minéral. En outre, le poids d’une cuve remplie d’eau n’étant pas négligeable, son installation réclame un soin particulier surtout en pose murale ou mural sur trépied.

Le thermostat :

Le réglage de la température de votre chauffe-eau se fait sur le thermostat de votre chaudière.

La température idéale de votre chauffe-eau se situe au alentour de 60 °C/ 65 °C :

  • en-dessous : il y a un risque de légionellose,
  • au-dessus : il y a un risque de brûlure important.

La réduction d’un degré sur votre thermostat peut vous faire économiser environ 7 % d’énergie.

L’eau se mélangeant à l’eau froide via votre robinet, elle doit sortir au maximum à 38 °C : au-dessus, vous commencez à vous brûler.

c.Energie : Pensez à faire des économies

Pour faire des économies, il vous faut adapter la mise en route lorsque le kWh est le moins cher. Pour cela, vous devez souscrire l’option tarifaire heures « creuses » / heures « pleines » auprès de votre fournisseur d’électricité. Dans ce cas, votre chauffe-eau se mettra en marche automatiquement s’il est prévu pour pendant les heures « creuses ». Votre chauffe-eau doit posséder la fonctionnalité permettant le passage automatique en heures « creuses ». Il est toujours possible, en cas de besoin ponctuel, de faire fonctionner le chauffe-eau en dehors des heures creuses en le passant en marche forcée.

d.Avant d’acheter : Les points à vérifier sur votre chauffe-eau :

– L’isolation : Elle est essentielle. Les modèles récents possèdent une bonne (voire excellente) isolation. Grâce à cela, votre eau peut rester chaude pendant plusieurs heures sans apports calorifique donc électrique.

– La marche en HC (heures creuses) : Là aussi, la plupart des chauffe-eaux récents permettent automatiquement un fonctionnement en heures creuses (de 22h30 à 7 h en France). Le chauffage de votre eau sanitaire vous coûte ainsi moins chère.

– L’entartrage : Quelques millimètres de tartre sur une résistance entrainent une surconsommation électrique. Les résistances stéatites sont protégées par un fourreau contrairement aux résistances thermoplongeurs qui sont en contact direct avec l’eau chaude. Cela permet de limiter fortement l’entartrage. Vous avez aussi la possibilité d’installer un système anti-tartre.

e.Installation : Quelle place ? La dimension et le positionnement de votre chauffe-eau électrique

L’encombrement doit être pris en compte dans le choix de votre chauffe-eau électrique. Horizontaux, verticaux, raccordement par-dessous ou sur le côté, muraux ou sur trépied, … Le choix est large et permet de choisir aussi le modèle qui rentrera dans l’espace disponible chez vous.

La capacité de votre chauffe-eau va dépendre de votre usage (douche, bain, vaisselle, …), du nombre de personnes composant le logement mais aussi du nombre de pièces (Préconisation PROMOTELEC).

Le tableau de dimensionnement de chauffe-eau électrique ci-dessous détaille le besoin en eau chaude. Il ne s’agit pas de la taille du ballon électrique.

taille-chauffe-eau-electrique

Séances 03

Problématique : Comment fonctionne un chauffe-eau à gaz à production instantanée ?

Schéma d'un chauffe-eau gaz

1 – Un chauffe-eau à gaz peut-il fonctionner avec plusieurs gaz ?

Un chauffe-eau à gaz peut fonctionner avec n’importe quel gaz. Vous pouvez utiliser aussi bien le gaz naturel fournit par Gaz de France que les gaz en bouteilles ou en citernes.

Le gaz utilisé est généralement du butane ou du propane. Cependant, le butane peut revenir beaucoup plus cher. On estime entre 10 et 20 centimes le KWh. Vendu en bouteille de 13 kg de contenance, il faut la remplacer régulièrement afin de ne pas être à court d’eau chaude.

La température des chauffe-eau se règle à l’aide d’un thermostat. Il faut savoir que la température idéale se situe entre 60 et 65°C. En dessous de ces températures, il y a un risque de légionellose et au-dessus, un risque de brûlure. Ce sont 7% d’énergie qui sont économisées lors de la réduction d’un degré du thermostat.

2 – Fonctionnement d’un chauffe-eau à production instantanée

L’eau arrive dans la partie inférieure d’un serpentin, situé à l’intérieur du ballon. Elle passe ensuite par un brûleur qui la porte à bonne température. Enfin, elle sort par le robinet à température ambiante.

L’avantage de ce système réside dans la quantité illimitée d’eau chaude. Brûlant instantanément, lorsque vous le souhaitez, elle permet d’alimenter un nombre conséquent de points d’eau et ce, à tout moment. L’eau, chauffée par la résistance, est donc disponible en quantité illimitée. C’est probablement la meilleure solution à adopter si vous ne savez pas vraiment quels sont vos besoins.

3 – Le chauffe-eau gaz nécessite une installation gaz conforme et réglementaire.

  • Il convient de vérifier la bonne combustion des chauffe-eau gaz, car il existe un risque : mal réglé, un chauffe-eau gaz peut produire du monoxyde de carbone.
  • Il ne faut pas boucher les aérations des salles de bain et des cuisines. Elles sont là pour renouveler l’air et éviter ce type d’accident.
  • Les chauffe-eau gaz n’ont pas besoin de détartrage. On remplacera la valve tous les 10 ans environ.
  • Le chauffe-eau gaz doit être installé dans un local où il n’y a pas trop de poussière.

Site à aller voir

Voir aussi l’animation EDF

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