Date : page réalisée sous l’hégémonie Dreamweaver

Auteur : les anciens

Eté 2008 : Brieuc.

Mars 2009 : Thibaud

Notes :

  • antidote appliqué. Thibaud
  • Style css des tableaux : Thibaud

02.04.09

  • Winmerge : ok – Sylvie
  • Mise en page [liens internes, tdm, en bref !, passage général sur la mise en page de la feuille] – Sylvie

Conception du réseau

Organisation générale du réseau

Dès le départ du projet, il est utile de se poser quelques questions de base :

  • L’apport d’eau chaude est-il nécessaire ? Par exemple, ne faut-il pas considérer comme superflu l’apport d’eau chaude aux lavabos des immeubles de bureaux ?
  • La disposition des locaux sanitaires est-elle suffisamment concentrée (juxtaposition ou superposition) ?
  • La production d’eau chaude est-elle située « au milieu » des différents points de puisage, afin de diminuer le temps d’attente, et peut-être de pouvoir éviter le placement d’une boucle de circulation ?
  • La place réservée dans les gaines techniques est-elle suffisante pour placer correctement l’isolation thermique ?
  • Faut-il prévoir un compteur spécifique sur le réseau d’eau chaude sanitaire ? Faut-il prévoir des décompteurs par zones au sein du bâtiment ? (en se basant sur l’idée de rapprocher le consommateur du payeur…)

L’arrivée des préparateurs avec cheminée « ventouse » permet aujourd’hui de reposer la question de l’emplacement du préparateur d’eau chaude sanitaire. Il n’est plus impératif de l’installer en sous-sol, à grande distance des utilisateurs, mais bien au contraire, de faire circuler une conduite de gaz dans le bâtiment et de produire l’eau localement.

Adaptation des températures

Comme température de consigne, les températures suivantes sont jugées suffisantes :

  • Soin corporel : environ 45°C
  • Douche collective : environ 40°C
  • Cuisine domestique : environ 50°C
  • Cuisine professionnelle : environ 60°C
  • Désinfection (boucherie) : jusqu’à 90°C

Pour faire face à ces demandes différentes, on peut imaginer deux logiques différentes

  • Préchauffer l’ensemble à 45°, par exemple, et prévoir des appoints terminaux.
  • Ou régler la consigne sur la demande la plus élevée et concevoir une adaptation de température pour les autres demandeurs par robinetterie mitigeuse.

Le contrôle du développement de la légionnelle vient trancher en faveur de la deuxième solution puisque voici les recommandations du CSTC à ce sujet :

  • L’eau chaude doit être produite à une température de 60°C; on évitera qu’elle reste durablement dans le chauffe-eau à une température moindre.
  • L’eau doit être maintenue à 55°C au moins en tout point du réseau principal.
  • Il est interdit de laisser stagner de l’eau chaude ou de l’eau froide : les bras morts (y compris les vases d’expansion sanitaires, par exemple) ou peu utilisés sont donc à éviter.

Une température élevée ne sous-entend pas forcément une consommation plus élevée, mais induit un renforcement de l’isolation et une nécessité de prévoir des robinets mitigeurs au point de puisage pour éviter les brûlures.
On peut même imaginer qu’une décontamination régulière puisse avoir lieu. On pense tout particulièrement à une installation de douches publiques (piscine, salle de sports,…). Le CSTC imagine que chaque soir le réseau puisse être porté automatiquement à haute température, avec un rinçage par ouverture de robinets commandés à distance. Le schéma d’un traitement de ce type est repris ci-dessous

  1. Régulateur.
  2. Compteur.
  3. Soupape de sécurité.
  4. Clapet anti-retour.
  5. Robinet de douche normal.
  6. Robinet de désinfection actionné par la régulation.

À noter qu’un tel recours fréquent à une décontamination thermique de choc dans des installations en acier galvanisé augmente le risque de corrosion lorsque les températures sont nettement supérieures à 60°C.

Réflexion.

Ne sommes-nous pas en train d’exagérer ces mesures de précaution ???

Nous avons visité une piscine où les ballons et la boucle étaient maintenus en permanence à 80°C + un rinçage chaque soir ! Vu les débits permanents assurés dans les douches toute la journée, les bactéries auraient du mal à se développer. Par contre, le risque de brûlure en cas de défaillance du mitigeur (calcaire…) nous paraît plus réel… De l’eau à 80°C peut provoquer une brûlure du 2ème ou 3ème degré, selon l’intensité du jet !

Le principe d’une décontamination par montée à haute température (70°C, par exemple) une fois toutes les 3 semaines, et à une période d’inoccupation nous paraît plus logique. Il suffit que la régulation le prévoie.

Attention aussi au réseau d’eau froide !

Toujours pour lutter contre le développement de la légionelle, il y a lieu d’éviter le réchauffement des conduites d’eau froide (développement dès que la T° dépasse 25°C). Elles seront posées à des distances suffisantes des conduites de chauffage central ou d’eau chaude. Il s’agit là d’une motivation supplémentaire à bien isoler les tuyauteries d’eau chaude.
Eviter également des configurations critiques comme des conduites d’eau froide passant près de radiateurs.

Appareil de contrôle de la corrosion

Tubes témoins ou « manchettes de contrôle ».

En France, le DTU 60.1 impose la présence d’un tube témoin :

  • sur l’arrivée d’eau froide si aucun traitement d’eau n’est pratiqué,
  • en aval de chaque appareil de traitement d’eau,
  • sur le retour de boucle, le cas échéant.

L’idée nous paraît pertinente pour une bonne gestion des installations mais nous ne connaissons pas la pratique à ce sujet dans notre région.

Placement d’un filtre à tamis

Il s’agit d’un appareil qui retient les impuretés contenues dans l’eau.

Filtre à tamis.

Prévoir un éventuel traitement chimique de l’eau ?

En vue de faciliter un éventuel futur traitement chimique de l’eau contre la légionelle, il peut être opportun d’insérer dès le départ une « bouteille d’injection par déplacement » (homes, hôpitaux, …).

Vase d’expansion ?

Les vases d’expansion en dérive sur les réseaux d’eau chaude sanitaire n’ont plus la cote aujourd’hui… because légionelle bien sûr ! C’est en effet un ballon d’eau stagnante dont la température est propice à la prolifération de cette bactérie (T° de chaufferie > 25°C). On lui préfère un vase d’expansion isolé et parcouru par l’eau chaude.

Choix du matériau de distribution

Acier galvanisé

Il s’agit de tuyauteries d’acier recouvertes d’une couche de zinc qui lui sert de protection cathodique anti-rouille.
Dans la NIT 145, le CSTC recommande cependant de favoriser la formation d’une fine couche protectrice calcaire dans les tuyaux en acier galvanisé, afin que le zinc ne soit pas trop rapidement éliminé, ce qui entraînerait une corrosion de l’acier (apparition d’eau brune). Dans un diagramme, il précise la dureté de l’eau à conserver en fonction de l’acidité de l’eau (pH), si un adoucisseur d’eau est installé.
Il précise également toutes les conditions de mise en œuvre à respecter lors de l’installation du réseau (assemblages, filtres, dégazage, …).
Une attention toute particulière est apportée à la présence de métaux différents dans les réseaux. Ainsi, il est interdit de placer les éléments en cuivre (tubes, réservoirs, échangeurs) en amont de tubes ou d’équipements en acier. Ces éléments de cuivre doivent donc être également absents de tout réseau bouclé. En effet, le cuivre s’érodant facilement, de nombreuses particules de cuivre se mettent en circulation, se déposent sur les tuyauteries acier et constituent de nombreuses micropiles enclenchant le processus de corrosion.
Comme la haute température de l’eau favorise la corrosion, que la rouille est un endroit poreux où le biofilm vient se développer et que dans le biofilm se développe la légionelle, l’acier galvanisé n’est plus recommandé aujourd’hui pour le transport de l’eau chaude sanitaire dans une installation équipée de douches.

Pas d’appareil en cuivre suivi d’une conduite en acier : Pas de boucle en cuivre :

Pas de conduite en cuivre en amont des conduites en acier : Schéma correct :
 

Cuivre

La NIT 154 du CSTC propose bon nombre de « recommandations pour l’installation des tubes en cuivre pour la distribution d’eau sanitaire ». Elle recommande notamment :

  • de régler l’adoucisseur d’eau sur un minimum de 15°F afin que l’eau ne soit pas « agressive », c’est à dire trop douce,
  • de choisir les métaux qui serviront à la brasure en fonction des spécificités du cuivre,
  • de prévoir des espaces de dilatation pour les tuyauteries lors des montées en température,

Matériau synthétique

L’évolution de la demande vers :

  • la dissimulation des canalisations,
  • la réduction du temps de pose (pas de soudure à haute température nécessitant des postes oxyacétyléniques),
  • l’atténuation des niveaux sonores,
  • la réduction des risques de corrosion (aucun risque de couple électrolytique),

a favorisé le développement des matériaux de synthèse.
Les techniques de mise en œuvre évoluent rapidement. Ainsi il est, par exemple, possible de dérouler des tubes de diamètres 12, 16 ou 20 directement calorifugés dans les gaines techniques.
Choisir une canalisation en matériaux de synthèse est fonction des critères suivants :

  • économie (coût du matériau, de l’outillage, de la mise en œuvre et de la rapidité d’installation),
  • esthétique (dissimulation des canalisations),
  • acoustique,
  • durabilité en fonction de la nature de l’eau distribuée,
  • exploitation (maintenance et réparation rapide).

Voici les principales matières synthétiques utilisées en eau chaude sanitaire :

Symbole Matière
(PB) Polybutylène
(PP) Polypropylène
(PER) Polyèthylène réticulé
(PVC-C) Polychlorure de vinyle surchloré
Exemples de choix possibles (d’après CFP).

Mise en œuvre de matériaux de synthèse lorsque les eaux sont agressives :

  • réseau en eau froide en PVC-P
  • réseau en eau chaude en PVC-C ou PB ou PPR
  • distribution terminale en eau froide et chaude en PER.

Solution permettant une uniformité de matériau :

  • réseau en eau froide en PB ou PPR
  • réseau en eau chaude en PB ou PPR
  • distribution terminale en eau froide et chaude en PER.

Solution mixte pour éviter les diamètres supérieurs à 50 mm :

  • réseaux principaux d’eau froide en acier galvanisé, colonnes d’eau froide en PVC-P
  • réseaux principaux d’eau chaude en PVC-C ou PB ou PPR, colonnes d’eau chaude en cuivre
  • distribution terminale en eau froide et chaude en cuivre

D’après les Revues CFP (Chaud-Froid-Plomberie) de mai et juin 2002, qui contiennent d’excellentes informations techniques sur les différents matériaux de synthèse.

Lors de la réception, la norme française DTU 60-1 impose une mise en charge des canalisations à une pression supérieure de 5 bars à la pression de service, sans dépasser la pression d’épreuve de chaque matériau. Mais la plupart des fabricants de canalisations synthétiques préconisent d’effectuer des essais de pression suivant la norme DIN 1988 plus contraignante. Une inspection visuelle est obligatoire avant la mise en pression car ce type de matériau est plus sensible à des dommages en cours de chantiers (par des objets tranchants).

Critère de développement de la légionelle

La présence d’un biofilm sur les parois de la tuyauterie favorise la prolifération de la légionelle. Mais les avis divergent sur le choix de la tuyauterie qui en découlerait :

  • D’une part, il apparaît que les tuyauteries en métal, et tout particulièrement en cuivre, retardent mieux le développement du biofim et donc la colonisation bactérienne, par rapport aux tuyaux en matière synthétique. Le téflon et le PEDF seraient les meilleurs matériaux organiques dans ce domaine. Quant au PVC, il semble à l’inverse plus favorable à la création du biofilm (source revue CFP-février 2000);
  • D’autre part, l’AICVF (Recommandation 2004) relate l’avis du Conseil Supérieur d’Hygiène Publique à revenir sur ses positions en considérant que :
    • les matériaux tels que les BP, PP, PER et PVC-C ne favorisent pas systématiquement la formation du bio-film;
    • le cuivre n’agit pas toujours comme un agent bactéricide.
  • Par contre, la rouille est un lieu d’adhérence et de développement du biofilm, ce qui rend l’usage de l’acier galvanisé peu adéquat…

Les joints en caoutchouc sont eux-aussi plus sensibles au dépôt de bactéries.
Par rapport à la lutte anti-légionelles, les matériaux utilisés doivent pouvoir résister à certains traitements chimiques ou thermiques tels que la chloration ou le choc thermique (température de l’ECS > 60 °C) :

Matière Avantages Inconvénients
Acier galvanisé
  • Désinfection thermique possible à température < 60°C.
  • Dégradation accélérée à température > 60 °C;
  • Développement de la corrosion après détartrage.
Cuivre
  • Supportent la désinfection thermiques et chimiques;
  • limiterait la formation du bio-film par action bactéricide;
Polybutylène (PB)
  • Adaptés aux eaux corrosives;
  • Supportent la désinfection thermiques et chimiques
  • Matériaux pouvant être favorables à la formation du bio-film.
Polypropylène (PP)
Polyèthylène réticulé (PER)
Polychlorure de vinyle surchloré (PVC-C)
  • Adaptés aux eaux corrosives;
  • Supportent la désinfection thermiques et chimiques.
  • Peut relarguer du chloroforme par action du chlore sur les solvants des colles d’assemblage.

Dimensionnement des conduites d’alimentation des points de puisage

Un dimensionnement qui limite les temps d’attente

Si les diamètres des conduits d’alimentation des points de puisage sont importants, l’attente de l’eau chaude peut être longue… et coûteuse.

Calculs

Pour estimer le temps d’attente lié au choix du réseau, cliquez ici !
Exemple d’impact de la conception sur le temps d’attente au point de puisage.

Distribution en série

Temps d’attente au lavabo
débit = 4 l/min
Temps d’attente à la douche
débit = 6 l/min
Tronçon 1
(2 m 18 x 1)
6 s Tronçon 1
(2 m 18 x 1)
4 s
Tronçon 2
(2,5 m 16 x 1)
6 s Tronçon 2
(2,5 m 16 x 1)
4 s
Tronçon 3
(1 m 12 x 1)
1 s Tronçon 4
(2 m 14 x 1)
2 s

Total

13 s Total 10 s

Distribution en étoile

Temps d’attente au lavabo
débit = 4 l/min
Temps d’attente à la douche
débit = 6 l/min
Tronçon 1
(0,5 m 18 x 1)
1,5 s Tronçon 1
(0,5 m 18 x 1)
1 s
Tronçon 2
(5 m 12 x 1)
5,5 s Tronçon 3
(6 m 14 x 1)
7 s
Total 7 s Total 8 s

Une configuration en étoile permet de diminuer le temps d’attente grâce à la diminution du diamètre. Généralement, un tracé direct dans la dalle permet encore une réduction des longueurs.

Cet exemple montre également que la distance à ne pas dépasser entre le distributeur et un lavabo ou une douche est de l’ordre de 6 à 7 m.

Les temps d’attente recommandés

La recommandation Suisse (SIA 385/3) précise les délais d’attente au soutirage suivants

Délais d’attente au soutirage

Éviers de cuisine 7 s
Lavabos 10 s
Douches 10 s
Baignoires 15-20 s

Les critères de dimensionnement

En matière énergétique, le choix du diamètre des tuyauteries de distribution vers les points de puisage n’a qu’une faible influence sur les pertes de chaleur.
Dans le dimensionnement, on sera attentif à plusieurs points :

  • Évaluer le débit en phase de soutirage de pointe.
  • Adopter une perte de charge maximale après le compteur (ou le réducteur de pression général) de 1,5 bar.
  • Maintenir une pression d’eau d’écoulement minimum à la prise d’eau la plus éloignée de 1 bar.
  • Choisir un diamètre intérieur minimum de 10 à 16 mm, en fonction du matériau de la conduite.
  • Assurer une vitesse d’écoulement dans les conduites comprise entre 1,5 et 2 m/s.

Boucle de distribution d’eau chaude ?

Avec ou sans boucle ?

Chaque point de puisage est raccordé à la conduite de distribution à partir du producteur d’eau chaude. En cas de soutirage, il s’écoule donc d’abord de l’eau froide avant que le robinet ne délivre de l’eau chaude (inconfort). Et après l’arrêt du robinet, l’eau chaude restera bloquée (perte énergétique). Enfin, la légionelle pourrait se développer dans ces bras « morts » à eau tiède : on parle d’imposer réglementairement une boucle sur toute branche de plus de 5 m de longueur ou de plus de 3 litres de contenance en eau. À défaut, un rinçage automatique doit être organisé.

La solution consiste à faire circuler l’eau en permanence dans une boucle de distribution, boucle qui parcourt le bâtiment. L’eau chaude est toujours à proximité de chaque point de puisage, ce qui permet à l’utilisateur d’obtenir rapidement de l’eau à bonne température.

Mais la perte permanente de chaleur par la tuyauterie est non négligeable ! Une forte isolation de la tuyauterie est indispensable.

Calculs

Pour calculer la perte énergétique annuelle d’une tuyauterie, cliquez ici !

Pour comparer les pertes entre les 2 solutions, le calcul est simple mais dépend fortement de la fréquence d’utilisation.
En fait, la boucle se justifie pour des usages entre les deux extrêmes suivantes :

  • Si les puisages sont très réguliers et si la tuyauterie est bien isolée, le temps d’attente de l’eau chaude est faible, ainsi que la perte énergétique. Par conséquent, la boucle n’est pas nécessaire;
  • De même, pour alimenter une fois par semaine les douches des vestiaires, ce n’est pas la peine de mettre une boucle permanente, ni même d’isoler !

Alternative 1 : établir une sorte de compromis entre les 2 situations ? on augmente les bras morts et donc le risque de légionellose

>  Alternative 2 : dédoubler les postes de production en les rapprochant des consommateurs (par exemple, un poste pour le réfectoire et un poste pour les sanitaires) et établir 2 circuits de distribution indépendants. Il faut analyser si l’on ne perd pas alors l’avantage de la non simultanéité des besoins : une réduction de la puissance installée.
Remarques.

  • La présence dune boucle de retour rend plus complexe le comptage des consommations des différents consommateurs (en vue dune redistribution des coûts).
  • La boucle de retour détruit la stratification des températures dans la partie supérieure du ballon. S’il s’agit d’un ballon électrique chauffé durant la nuit, il faut éviter la mise en place dune circulation. Si elle est cependant nécessaire, un post-chauffage sera nécessaire hors de l’accumulateur. C’est la solution du réchauffeur de boucle électrique. Il entraîne des consommations en électricité non négligeables, et en bonne partie au tarif de jour. En pratique, l’eau de circulation est raccordée sur des thermoplongeurs, à démonter et détartrer une fois par an.

Réchauffeur électrique de boucle.

Si boucle : débit de retour limité et régulé !

Les boucles de circulation entraînées par des pompes surdimensionnées et non régulées sont des véritables « gaspilleurs d’énergie » !

Pour bien comprendre la logique d’une boucle de circulation, il faut penser au vieux truc des anciens pour éviter le gel d’une conduite en hiver : laisser passer un fin filet à la sortie du robinet ! De même, le débit de circulation d’eau compense seulement les pertes de chaleur mais n’assure pas le débit d’eau d’alimentation d’un équipement.
Globalement, différentes qualités sont nécessaires au projet :

  • Un tracé le plus court possible des conduites.
  • Une isolation soignée des tuyauteries.
  • Une disposition la plus haute possible du retour de circulation dans le ballon.
  • Un diamètre de conduite limité pour la tuyauterie de retour.
  • Un circulateur de boucle d’une très faible puissance. Le calcul du débit d’eau de circulation est basé sur le fait que les déperditions totales de la tuyauterie (entre le départ et le retour) n’entraînent pas une chute de température totale de plus de 5 K (déperditions = débit x cap.therm.eau x delta T°). On en tire le débit… qui sera très faible. Puis on dimensionnera la section du retour sur base d’une vitesse maximum de l’eau de 0,5 m/s, tout en conservant un minimum de 0,2 m/s.
  • La programmation possible d’un arrêt total de la circulation en période d’inoccupation (tout en respectant les prescriptions en matière de protection contre le développement des légionelles). Si malgré tout un usage fortuit apparaissait durant la nuit, l’eau chaude arriverait au point de puisage après quelques secondes d’attente.
  • La remise en route de la circulation programmée juste en fin de la période de chauffe à bas tarif pour les ballons électriques (car l’arrivée du « paquet d’eau froide » perturbe la stratification et réenclenche le chauffage).

Astuce ! Un fabricant propose une circulation tube-contre-tube, ce qui permet l’exécution d’une seule coquille.

  1. Isolation thermique.
  2. Eau Chaude Aller.
  3. Air.
  4. Eau Chaude Retour.

Dimensionnement du circulateur de boucle

Le volume d’eau contenu dans l’installation n’entre pas en considération dans la détermination du débit horaire à mettre en circulation. Le débit d’eau chaude qui doit circuler doit compenser la somme des déperditions des tuyauteries du réseau aller, tenant compte d’une chute de température de l’eau acceptable (généralement 5 K) entre les points extrêmes de ce réseau, c’est-à-dire entre le départ du préparateur d’eau chaude sanitaire et le puisage le plus défavorisé.

Pompe de circulation.

La pompe de circulation du type « sanitaire » devra être capable d’assurer le débit ainsi calculé avec une hauteur manométrique égale aux pertes de charge sur le réseau aller et retour, sans oublier celles dues aux vannes, clapets et autres accessoires présents sur l’installation et tout particulièrement aux mitigeurs thermostatiques qui peuvent présenter des pertes de charge importantes.

Si boucle : température de distribution contrôlée !

La lutte contre la légionelle génère les conséquences suivantes (source CSTC) :

  • L’eau chaude doit être produite à une température minimale de 60°C; on évitera qu’elle reste durablement dans le chauffe-eau à une température moindre.
  • L’eau doit être maintenue à 55°C au moins en tout point du réseau principal.
  • Dans un système de distribution avec recirculation, la température de retour ne peut jamais être inférieure à 55°C. Par ailleurs, la chute de température entre le point de départ et le point de retour à l’appareil de production d’eau chaude ne peut dépasser les 5°C : si l’eau quitte l’appareil de production à 60°C, la température de retour devra être de 55°C au moins.

Si la production de chaleur est réalisée à une température plus élevée que 60°C, la pose d’une vanne 3 voies modulante, encore appelée « mitigeur », permettra d’abaisser cette température dans le réseau.

 

Mitigeur électrique et mitigeur thermostatique.

Générateur avec :

  1. Générateur.
  2. Vanne d’arrêt gaz.
  3. Filtre gaz.
  4. Réducteur de pression.
  5. Vanne d’arrêt.
  6. Compteur d’eau.
  7. Filtre eau.
  8. Clapet anti-retour.
  9. Manomètre.
  10. Soupape de sécurité.
  11. Purgeur automatique.
  12. Pompe de bouclage.
  13. By-pass.
  14. Raccord isolant.
  15. Vanne mélangeuse/mitigeur.

En passant de 65 à 55°C, les pertes du réseau de tuyauteries seront réduites de 22 %, et les risques de brûlure seront également moindres !

Alternative : le ruban chauffant (= traçage) ?

Des cordons chauffants peuvent être placés sur le réseau. Ils sont généralement auto-régulants, c’est à dire que leurs résistances électriques augmentent avec la température –> lorsque l’eau chauffe, la résistance électrique augmente et le courant électrique diminue.

À défaut, la température doit être contrôlée par thermostat sur chaque tronçon équipé.
Les défenseurs de cette solution mettent en évidence qu’il ne faut maintenir que les pertes d’une seule conduite (pas de retour) et que la consommation de la pompe est évitée. C’est exact. A isolation de conduite égale, le bilan est positif en faveur du ruban chauffant par rapport à une boucle de circulation. Bien dimensionné, le ruban consomme environ 60 % de la consommation de la boucle.
Mais les pertes d’une conduite de retour de faible diamètre et la consommation d’une petite pompe ne peuvent compenser le fait que le réchauffage se fait alors avec de l’électricité directe chère (tarif de jour, voire de pointe), et donc avec une consommation en énergie primaire triple.
En énergie primaire et en coût, la solution reste à l’avantage de la boucle de circulation lorsque la production de chaleur est réalisée sur base de gaz ou de fuel.
De plus, pour les réseaux principaux en matériaux synthétiques posés sur chemin de câble, il est facile de poser un retour d’eau chaude en créant des points fixes à chaque colonne sur la vanne et le té de réglage. Les bouclages sanitaires en tube de synthèse semblent dès lors plus économiques en fourniture et pose qu’une installation avec des cordons chauffants électriques.
Dans tous les cas, il sera très utile de placer un délesteur pour interrompre la charge durant les heures de pointe (limiter la pointe de puissance du bâtiment).

Dimensionnement et programmation

Un ruban chauffant, entouré d’une bonne isolation thermique, doit être dimensionné sur base de 7 W/m. Et donc l’isolation doit être telle que seulement 7 W/m seront perdus par l’isolant (= besoin de 3 cm d’isolant pour un tuyau d’1 pouce, par exemple).
Ici à nouveau, un fonctionnement intermittent est requis, grâce à une horloge stoppant l’alimentation électrique du ruban en dehors des périodes d’occupation.

Alternative : la pompe à chaleur sur la boucle de retour ?

Il est possible également d’assurer le chauffage de l’eau de retour par une pompe à chaleur (PAC). Ce choix permettrait :

  • de sous-dimensionner le ballon (ou tout au moins de ne pas adopter des suppléments de sécurité) puisque la PAC est en réserve,
  • de préchauffer le ballon durant la nuit à une température minimale,
  • d’arrêter la chaudière en été et de fournir l’eau chaude sanitaire à elle-seule.

Fonctionnement de jour

Réchauffage de la boucle par la PAC.

  1. Circulateur de boucle.
  2. Circulateur de nuit.
  3. et 4  Clapets anti-retour.

Fonctionnement de nuit

Chauffage du ballon par la PAC.

Utilisation d’eau chaude.

L’ensemble de ces arguments permettent-ils d’amortir l’investissement dans une double installation de production de chaleur ? C’est le calcul à faire ! Mais il semble que ce soit bien difficile…
De plus, est-il prudent de placer une pompe à chaleur sur le retour de la boucle de circulation sachant qu’elle ne pourra pas travailler à un régime de température de 55 °C minimum (prévention des légionelles oblige). La réponse est bien entendu négative !

Isolation des conduites

1 m de tuyau en acier de 1 pouce de diamètre, non isolé, dans lequel circule de l’eau chaude à 70°C et qui parcourt une ambiance à 20°C a une perte équivalente à la consommation dune ampoule de 60 W.
Or cette ampoule, si elle restait allumée toute l’année dans la chaufferie, il est fort probable que quelqu’un l’éteindrait, parce qu’elle est bien visible …

Priorité : isoler la boucle de circulation

Étant maintenue à haute température en permanence, la boucle de circulation présente des pertes considérables.

L’épaisseur d’isolation rentable de la boucle d’eau sanitaire dépend de son diamètre. Le tableau suivant traduit les exigences de la norme NBN D30-041 en tenant compte de la température de l’eau (fonction du mode de régulation), de la température ambiante et des épaisseurs d’isolant courantes sur le marché :

Épaisseur d’isolant rapportée à un coefficient de
conductibilité de 0,04 W/mK [en mm]

Température de l’eau

Conduite extérieure (température ambiante : 0°C)

Conduite intérieure (température ambiante : 15°C)

DN

10 40 30
15 40 30
20 40 40
25 50 40
32 50 40
40 50 50
50 50 50
65 60 50
80 60 60

 

Dispositions particulières

Épaisseur d’isolant

Tuyaux pour les percements dans les planchers et les murs et pour les croisements. La moitié des exigences ci-dessus
Tuyauteries dans la dalle entre locaux chauffés. 6 mm

Calculs

Le temps de retour de l’investissement est toujours très court : de l’ordre de 0,5 à 1,5 an.

Pour calculer la rentabilité de l’isolation de votre tuyauterie, cliquez ici !

Les vannes jouent également un rôle important et seront isolées en conséquence (en première approximation, on dit que les pertes dune vanne sont similaires à 1 mètre de tuyauterie du même diamètre).

On pense bien entendu au parcours dans les locaux non chauffés et les gaines techniques mais également au parcours dans les locaux chauffés puisque les pertes durant la mi-saison et l’été seront non négligeables. Si le local est climatisé, cette chaleur devra être éliminée en pure perte. Et si le local ne l’est pas, c’est une source de surchauffe supplémentaire en période de forte chaleur.

En absence de boucle, isoler aussi les tuyauteries d’alimentation des points de puisage

Contrairement à une idée reçue, l’isolation thermique des tuyauteries vers les différents points de puisage reste toujours utile :

  • Si les soutirages sont rapprochés (moins de 2 heures), l’économie d’énergie sera très importante,
  • Si les soutirages sont plus espacés (hébergement), l’utilisateur pourra rapidement obtenir une eau « tiède », souvent jugée suffisante, mais l’économie liée à la pose de l’isolant sera plus faible.
  • Au minimum, l’isolation des distributeurs placés au dessus de l’accumulateur est nécessaire pour limiter les circulations internes dans les tuyauteries (une campagne de mesure a permis d’évaluer que le refroidissement par une tuyauterie horizontale non isolée greffée sur le ballon est vraiment non négligeable : l’eau refroidie redescend vers le ballon et une boucle convective se forme !)

Mais attention : ces branches sans boucle constituent des bras morts propices au développement de la légionelle. La nouvelle réglementation flamande n’autorise qu’une longueur maximale de 5 m et une contenance en eau de 3 litres.

Isoler les conduites d’eau froide ?

Dans certains cas, il apparaît que de l’eau froide peut être en contact avec une source de chaleur (conduites d’eau chaude dans une gaine technique, stagnation en chaufferie ou en cave à haute température, citerne tampon pour l’alimentation des hôtels,…), au point que la température de l’eau peut y dépasser les 25°C qui sont propices au développement de la légionelle. Le CSTC recommande dans ce cas une isolation des conduits. Nous vous recommanderions d’analyser d’abord le renforcement de l’isolation de la source de chaleur !

Intégration d’un système de comptage des consommations

Objectif

Responsabiliser le consommateur, sensible à l’état de son portefeuille… Une enquête en Suisse a montré que le placement de compteurs individuels dans un immeuble à appartement diminue la consommation d’eau chaude de 25 à 30 %.
En Suisse toujours, la réglementation impose le placement dans tout bâtiment neuf (abritant au moins 5 preneurs de chaleur) d’appareils enregistreurs des consommations individuelles.

Technique de comptage

Ce souci de comptage influencera le concepteur vers une solution décentralisée de son système de production. Et dans ce cas, la mesure des coûts peut directement être réalisée sur base des énergies consommées.
Dans les autres cas, des décompteurs pourront être placés avant la répartition vers les utilisateurs d’un même groupe et après la boucle de circulation. Le schéma appelé ci-dessus « de compromis » permet d’atteindre plus facilement cet objectif. Mais il n’est pas conforme aux principes de la lutte anti-légionelle…

La valeur obtenue par calcul théorique de l’énergie consommée :

Quantité de chaleur [kWh] = quantité d’eau [m³] x 1,16 [kWh/m³.K] x (T°eau chaude- 10) [K]

doit être divisée par le rendement de production de l’eau chaude sanitaire.
Il existe d’ailleurs deux techniques possibles :

  • Soit entacher chaque m³ consommé dune part proportionnelle des pertes à la production.
  • Soit considérer que les pertes à la production sont inhérentes à la fourniture du premier litre d’eau chaude et que donc il s’agit d’une consommation de base payée par tous.

Si production d’ECS combinée au chauffage

Si la production d’eau chaude sanitaire est combinée à la production de chauffage, il est possible :

  • Soit de placer un compteur sur l’arrivée d’eau froide alimentant le chauffe-eau,
  • Soit d’évaluer sa part de consommation en extrapolant la consommation d’été. Cette évaluation est légèrement trop élevée puisque, durant l’été, l’eau chaude sanitaire porte seule la part des pertes éventuelles de maintien en température de la chaudière.

La consommation totale doit ensuite être divisée vers les consommateurs sur base d’un ratio le plus pertinent possible : le nombre de personnes, le nombre et le type d’équipement (voir débits typiques d’un équipement), la surface (immeuble à appartements), …

Remarque.

Un organe d’arrêt sera prévu de part et d’autre du compteur pour faciliter les révisions.