la preparation de l`eau chaude sanitaire

Transcription

Fonds de Formation professionnelle de la Construction
L’installateur sanitaire
La préparation
de l’eau chaude sanitaire
L ’ I N S T A L L A T E U R
S
A
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I
T
A
I
R
E
LA PRÉPARATION
DE L’EAU CHAUDE SANITAIRE
FONDS DE
FORMATION
PROFESSIONNELLE
DE LA
CONSTRUCTION
Rue Royale 45
1000 Bruxelles
Tél. : (02) 210 03 33
Fax : (02) 210 03 99
www.laconstruction.be
1
[email protected]
© Fonds de Formation professionnelle de la Construction, Bruxelles, 2002.
Tous droits de reproduction, de traduction et d’adaptation, par quelque procédé que ce soit, réservés pour tous les pays.
D/1999/1698/35
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AVANT-PROPOS
L’élargissement du champ d’activités du Fonds de Formation professionnelle de la Construction au
secteur du Parachèvement s’est accompagné d’un partage des responsabilités entre une série de
groupes de travail : les «Sections FFC».
La section «Installations sanitaires, Matériaux synthétiques et Gaz» avait décidé, au départ, de réaliser
un manuel scolaire. Au cours de l’évolution des travaux, ce manuel a pris plutôt la forme d’un ouvrage
de référence pour la formation.
C’est ainsi qu’il ambitionne de toucher un public aussi large que possible : les élèves du secondaire,
les adultes en formation, les formateurs et, en fin de compte... les professionnels eux-mêmes.
Afin de faciliter la tâche du lecteur, nous avons subdivisé l’ouvrage en différentes brochures d’une
quarantaine de pages chacune.
Une farde spéciale de classement est disponible pour les personnes qui désirent se procurer plusieurs
brochures ou la série complète. Vous trouverez une présentation de l’ensemble de la structure de
l’ouvrage au verso de la page de couverture.
Nous espérons que cet ouvrage contribuera à rendre la formation plus homogène et sommes convaincus qu’il permettra tant aux élèves qu’aux adultes en formation de se familiariser agréablement
avec les multiples facettes du métier d’installateur sanitaire.
Nous voudrions remercier ici tous les enseignants qui ont participé à la réalisation de ce travail de
longue haleine ainsi que les firmes qui nous ont aidés à choisir les illustrations et à corriger certains
textes.
Nous voudrions mentionner tout spécialement Messieurs N. De Pue (†) (ancien président de la
F.B.I.C. - Fédération Nationale des Associations de Patrons Installateurs Sanitaires et de Chauffage
au gaz, Plombiers, Zingueurs et Ardoisiers-Couvreurs de Belgique) et G. Wouters (président honoraire
de la Verenigde Lood- en Zinkbewerkers, Antwerpen) qui ont contribué à ce projet et en ont rendu
possible la réalisation.
Nous vous souhaitons beaucoup de plaisir dans votre lecture.
Stefaan Vanthourenhout,
Président du FFC.
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GROUPE DE TRAVAIL
– Rédaction:
M. Boeynaems
M. Buytaert (Junkers-Servico N.V.)
M. Cornelis (Antwerpse Waterwerken)
M. Ides
M. Uten
M. Verhoeven
– Coordination:
M. P. Becquevort
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TABLE DES MATIÈRES
MODULE IV: EAU
CHAPITRE V: LA PREPARATION DE L’EAU CHAUDE SANITAIRE
V.1. INTRODUCTION : APPAREILS INSTANTANÉS ET APPAREILS À ACCUMULATION .
V.1.1. Introduction ...........................................................................................................
V.1.2. Entartrage ..............................................................................................................
V.1.3. Protection anodique .............................................................................................
V.1.4. Protection contre le reflux ...................................................................................
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V.2. PUISSANCE ET DÉBIT ....................................................................................................
V.2.1. Règle du mélange .................................................................................................
V.2.2. Les appareils de production instantanée indépendants ...................................
V.2.3. Les appareils à accumulation indépendants .....................................................
V.2.4. Les appareils combinés de production d’eau chaude ......................................
V.2.4.1. Appareil combiné instantané ......................................................................
V.2.4.2. Appareil combiné à accumulation ..............................................................
V.2.5. Appareils à chauffage indirect .............................................................................
V.2.5.1. Appareils de production instantanée (à chauffage indirect) ......................
V.2.5.2. Appareils à accumulation (à chauffage indirect) .......................................
V.2.6. Production d’eau chaude sanitaire (ECS) par énergie alternative ...................
V.2.6.1. Production d’eau chaude par l’énergie solaire ...........................................
V.2.6.2. Production d’eau chaude par une pompe à chaleur ..................................
V.2.7. Données relatives à la consommation d’eau chaude ........................................
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V.3. APPAREILS DE PRODUCTION INSTANTANÉE .............................................................
V.3.1. Appareils de production instantanée au gaz .....................................................
V.3.1.1. Classification selon le débit ........................................................................
V.3.1.2. Classification selon la puissance ...............................................................
V.3.1.3. Classification selon le mode d’évacuation des gaz de combustion
(Voir aussi V.5.) ..........................................................................................
V.3.1.3.1. Appareil de production instantanée de type A ...........................
V.3.1.3.2. Appareil de production instantanée de type B...........................
V.3.1.3.3. Appareil de production instantanée de type C ..........................
V.3.1.4. Classification selon le réglage de la puissance..........................................
V.3.1.4.1. Appareils à puissance fixe.........................................................
V.3.1.4.2. Appareils à puissance variable ..................................................
• En fonction du débit d’eau .....................................................
• En fonction de la température de l’eau ..................................
V.3.1.5. Éléments et fonctionnement d’un appareil de production instantanée.......
V.3.1.5.1. La boîte à eau ...........................................................................
• Venturi ....................................................................................
• Valve d’allumage lent .............................................................
• Bouton sélecteur de température ..........................................
• Pressostat ..............................................................................
• Fonctionnement de l’ensemble hydraulique ..........................
V.3.1.5.2. La partie gaz .............................................................................
V.3.1.5.3. La partie brûleur ........................................................................
V.3.1.5.4. Le corps de chauffe ...................................................................
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V.3.1.6. Protections .................................................................................................
V.3.1.6.1. Protection thermoélectrique ......................................................
V.3.1.6.2. Protection par bilame ................................................................
V.3.1.6.3. Protection par sonde d’ionisation ..............................................
V.3.1.6.4. Protection contre le reflux ........................................................
V.3.1.7. Appareil de production instantanée sans veilleuse permanente,
avec allumage par pile ...............................................................................
V.3.1.8. Mise en service et entretien .......................................................................
V.3.2. Appareils électriques de production instantanée ..............................................
V.3.3. Appareils de production instantanée à échangeur de chaleur ........................
V.3.3.1. Échangeur de chaleur à plaques ...............................................................
V.3.3.2. Échangeur de chaleur à faisceau tubulaire ................................................
V.3.4. Appareil combiné selon le principe de la production instantanée
(chaudière murale au gaz) - Voir aussi V.5 ...........................................................
V.3.4.1. Généralités .................................................................................................
V.3.4.2. Production d’eau chaude selon le principe de la production instantanée
avec la chaudière murale au gaz ...............................................................
V.3.4.3. Protection thermique antirefoulement (TTB) ..............................................
V.3.4.4. Protection contre la surchauffe ..................................................................
V.3.4.5. Protection contre le reflux ..........................................................................
V.3.4.6. Mise en service ..........................................................................................
V.3.4.7. Entretien .....................................................................................................
V.3.4.7.1. Contrôle de la flamme ...............................................................
V.3.4.7.2. En cas de retour de flamme ......................................................
V.3.4.7.3. En cas de bruit dans l’échangeur de chaleur ............................
V.3.4.7.4. Contrôle des sécurités .............................................................
• Sur un appareil à veilleuse ...................................................
• Sur les appareils à protection par sonde d’ionisation ...........
• Contrôle de l’aquastat de la chaudière .................................
• Contrôle des limiteurs de température ..................................
• Contrôle du fonctionnement sanitaire de l’appareil ................
• La veilleuse ne veut pas s’allumer ........................................
• L’appareil n’atteint pas sa puissance totale ..........................
• Les flammes décollent ...........................................................
• Le brûleur explose à l’allumage ............................................
• Flammes jaunes ...................................................................
• Le brûleur ne s’éteint pas immédiatement
après une production d’eau chaude ....................................
• L’appareil ne s’allume pas lors d’une demande
• de chaleur du CC ..................................................................
• L’appareil ne s’allume pas lors d’une demande
• d’eau chaude sanitaire ..........................................................
• L’installation ne chauffe pas bien ..........................................
• Le débit d’eau chaude est insuffisant ...................................
• La température de l’eau chaude est trop basse ...................
• La pression d’eau du CC ne cesse de baisser .....................
• Condensation dans la cheminée ..........................................
• Condensation sur les murs et les miroirs ...............................
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V.4. APPAREILS À ACCUMULATION .....................................................................................
V.4.1. Introduction ...........................................................................................................
V.4.1.1. Avantage ....................................................................................................
V.4.1.2. Principe de fonctionnement........................................................................
V.4.1.3. Limitation de la température.......................................................................
V.4.1.4. Limitation des pertes ..................................................................................
V.4.1.5. Raccordement hydraulique pour appareils à pression d’eau .....................
V.4.1.6. Circulateur .................................................................................................
V.4.1.7. Types de matériaux du ballon sanitaire .....................................................
V.4.1.8. Stratification ...............................................................................................
V.4.1.9. Possibilités de montage des chauffe-eau à accumulation .........................
V.4.1.9.1. Connexion en série ...................................................................
V.4.1.9.2. Connexion en parallèle .............................................................
V.4.2. Appareils électriques à accumulation .................................................................
V.4.2.1. Généralités .................................................................................................
V.4.2.2. Tarifs électriques ........................................................................................
V.4.2.3. Choix de l’appareil......................................................................................
V.4.2.3.1. Choix en fonction de la puissance électrique ............................
V.4.2.3.2. Choix en fonction du type de matériau de la cuve interne .......
• Cuivre rouge ..........................................................................
• Acier ......................................................................................
• Acier inoxydable (Inox) ..........................................................
• Matières synthétiques ............................................................
V.4.2.3.3. Détermination de la capacité du chauffe-eau ............................
V.4.2.4. L’isolation électrique ...................................................................................
V.4.2.5. Les zones de sécurité dans les salles de bains .........................................
V.4.2.5.1. Le volume intérieur de la baignoire (zone 0) ..........................
V.4.2.5.2. Le volume enveloppe
(zone 1) ..........................
V.4.2.5.3. Le volume de protection
(zone 2) ..........................
V.4.2.5.4. Le volume restant
(zone 3) ..........................
V.4.2.6. La pression de distribution .........................................................................
V.4.2.6.1. Le principe du puisage à basse pression ..................................
V.4.2.6.2. Le principe de la basse pression ...............................................
V.4.2.6.3. Le principe de la pression d’eau ..............................................
• Le groupe de sécurité ...........................................................
• Le vase d’expansion sanitaire ...............................................
V.4.2.6.4. Le chauffe-eau à sonde ............................................................
V.4.3. Appareils au gaz à accumulation ........................................................................
V.4.3.1. Généralités .................................................................................................
V.4.3.2. Fonctionnement .........................................................................................
V.4.3.3. Détermination de la capacité du chauffe-eau.............................................
V.4.3.4. Ballon interne .............................................................................................
V.4.3.5. Installation ..................................................................................................
V.4.3.6. Pression d’eau ...........................................................................................
V.4.4. Appareils à accumulation chauffés indirectement ............................................
V.4.4.1. Introduction ................................................................................................
V.4.4.2. Appareil à accumulation à double paroi .....................................................
V.4.4.3. Appareil à accumulation à serpentin de chauffage ....................................
V.4.4.4. Appareil à accumulation à serpentin de puisage .......................................
V.4.4.5. Appareils à accumulation combinés (mixtes) .............................................
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V.5. CLASSIFICATION DES APPAREILS AU GAZ SELON LEUR ALIMENTATION
EN AIR ET L’ÉVACUATION DES GAZ DE COMBUSTION .............................................
V.5.1. Explication du 1er code alphabétique ..................................................................
V.5.2. Explication du 1er chiffre du code chiffré ............................................................
V.5.3. Explication du 2ème chiffre du code chiffré .........................................................
V.5.4. Explication du 2ème code alphabétique ................................................................
V.5.5. Tableau récapitulatif des types d’appareils ........................................................
V.5.6. Description illustrée des types d’appareils ........................................................
V.5.6.1. Appareils de type A ....................................................................................
Type AAS ....................................................................................................
• Sécurité ...................................................................................................
• Remplacement d’un chauffe-eau de cuisine ..........................................
• Contrôle d’atmosphère ............................................................................
– Avec prise d’air primaire au-dessus du bloc à ailettes ........................
– Avec prise d’air primaire sous le bloc à ailettes ...................................
– Avec contact thermique .......................................................................
V.5.6.2. Appareils de type B ....................................................................................
V.5.6.2.1. Type B11 ....................................................................................
V.5.6.2.2. Type B11AS .................................................................................
V.5.6.2.3. Type B11BS .................................................................................
• Protection thermique antirefoulement (TTB) .........................
• Exigences imposées à une bonne cheminée ........................
V.5.6.2.4. Type B11CS ................................................................................
• Aspiration mécanique ............................................................
– Système individuel..............................................................
– Systèmes collectifs .............................................................
V.5.6.3. Appareils de type C ....................................................................................
V.5.6.3.1. Type C1 .....................................................................................
• Appareil de type C11 ..............................................................
V.5.6.3.2. Type C2 .....................................................................................
V.5.6.3.3. Type C3 .....................................................................................
V.5.6.3.4. Type C4 .....................................................................................
V.5.6.3.5. Type C5 .....................................................................................
• Un cas particulier ...................................................................
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CHAPITRE V: LA PREPARATION DE L’EAU CHAUDE SANITAIRE
V.1. INTRODUCTION: APPAREILS INSTANTANÉS
ET APPAREILS À ACCUMULATION
V.1.1. INTRODUCTION
Il n’y a pas si longtemps que cela, il fallait aller
chercher l’eau à la pompe dans l’arrière-cour et
faire la lessive à la main à l’extérieur malgré le
froid glacial.
Maintenant, nous trouvons normal de tourner le
robinet à n’importe quel moment de la journée
pour disposer d’eau chaude.
Comme c’est toujours le cas en matière de
construction et de transformation, il vaut mieux
commencer par réfléchir à la question avant de
faire un choix.
SOURCE : «MECHELEN VAN TOEN»
Le choix de l’appareil dépendra de :
• la quantité d’eau chaude dont nous voulons disposer,
• la température souhaitée pour l’eau chaude,
• la nature de l’eau,
• l’espace disponible,
• l’énergie disponible,
• les prescriptions en vigueur (normes).
Appareil de production instantanée au gaz
SOURCE : VAILLANT (ALLEMAGNE)
Chauffe-eau électrique à accumulation
SOURCE : DAALDEROP (PAYS-BAS)
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Les systèmes de production d’eau chaude sont nombreux; mais on peut les subdiviser en deux
grandes catégories :
• les appareils de production instantanée,
• les appareils à accumulation, également appelés boilers.
Nous pouvons encore classifier les appareils en :
• les appareils de production instantanée indépendants (au gaz ou à l’électricité);
• les appareils à accumulation indépendants (au gaz ou à l’électricité) : (boiler chauffé directement)
– dans ces deux appareils, l’énergie est convertie directement et immédiatement en eau chaude
sanitaire;
• les appareils de production d’eau chaude combinés : chaudières murales à double fonction :
chauffage et ECS (instantanés ou à accumulation) (ECS = eau chaude sanitaire);
• les chaudières de chauffage central combinées à un réservoir d’eau chaude ou à un appareil
instantané (= appareils chauffés indirectement);
• les appareils produisant de l’eau chaude par une énergie alternative.
V.1.2. ENTARTRAGE
Le calcaire est un composant naturel de l’eau. Les molécules de calcaire s’accumulent dans l’eau
chaude ou bouillante et se cristallisent (poudre, paillettes ou masse ferme).
Le processus débute à partir d’une température
de ± 60 °C. Le dépôt se forme sur les surfaces
chauffées, mais aussi dans les conduites non
chauffées par lesquelles l’eau chaude s’écoule.
Il est important de chauffer l’eau à une température modérée (55 à 60 °C) ou de placer un
adoucisseur d’eau si la température souhaitée
est supérieure à 60 °C.
Voir aussi à cet égard :
Module IV - II.2 : EAU – Le traitement de l’eau
et la surpression : Adoucisseurs et appareils
anticalcaires.
SOURCE : AQUA (ALLEMAGNE)
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V.1.3. PROTECTION ANODIQUE
Dans un appareil de production d’eau chaude, une couche de protection supplémentaire (de l’émail,
p. ex.) est appliquée sur le fer ou l’acier qui entre en contact avec l’eau. Cette couche assure la
protection de la chaudière. Mais cette couche n’est pas tout à fait impénétrable. Il subsiste toujours
une certaine microporosité ou des dégâts dus au transport, qui peuvent entraîner la corrosion.
La corrosion des métaux survient, entre autres, lorsque deux métaux différents entrent en contact
sous l’influence d’un liquide conducteur tel que l’eau.
Exemple : si du fer et du cuivre sont plongés dans l’eau, le fer rouillera ou se désagrégera plus vite
que le cuivre parce qu’il est moins noble que le cuivre.
Revêtement
Isolation
Cuve
Anode de protection
(magnésium)
Résistance
Thermostat réglable
SOURCE : CHAFFOTEAUX ET MAURY (FRANCE)
On va utiliser l’anode de magnésium pour protéger les cuves en acier. Le magnésium est encore
moins noble que le fer ou l’acier de l’appareil et se dissoudra pour protéger celui-ci.
La durée de vie de l’anode n’est donc pas illimitée et il faudra la contrôler ou même la remplacer
régulièrement.
V.1.4. PROTECTION CONTRE LE REFLUX
Le règlement technique relatif aux installations intérieures prévoit certaines protections pour la production d’eau chaude.
Généralement, le clapet de retenue (de type EA) suffit, mais il faut parfois installer des protections
plus importantes.
Voir Module IV - Eau : I.4.1, I.4.2., I.4.3.
11
V.2. PUISSANCE ET DÉBIT
V.2.1. RÈGLE DU MÉLANGE
Les besoins en eau chaude sanitaire varient selon l’application. Pour un bain, le débit est important.
Pour les douches, la température doit être constante. Pour un évier ou un lavabo, on a besoin de
petites quantités d’eau chaude, mais la température doit se situer entre 50 et 60 °C.
Souvent une eau de température supérieure est mitigée, afin de procurer la température idéale. Il
existe une «règle du mélange» qui nous indique combien d’eau froide et chaude il faut mélanger pour
obtenir la bonne température.
P. ex., nous voulons 130 litres à 40 °C. Nous en soustrayons la température de l’eau froide (± 10 °C).
40 °C – 10 °C = 30 °C.
La température de l’eau dans la chaudière est de 60 °C. Nous en soustrayons également la température de l’eau froide.
60 °C – 10 °C = 50 °C.
La division des deux valeurs
30 : 50 donne 0,6.
Multipliez ce quotient par le nombre de litres à 40 °C que vous voulez obtenir (130 l).
0,6 x 130 l = 78 l.
Vous devez donc mélanger 78 litres d’eau à 60 °C avec 52 litres à 10 °C pour obtenir 130 litres à 40 °C.
Mais la température de l’eau de la canalisation peut fluctuer fortement si celle-ci provient de l’eau de
surface : de 1 °C en hiver à 25 °C en été.
V.2.2. LES APPAREILS DE PRODUCTION INSTANTANÉE INDÉPENDANTS
Ces appareils chauffent l’eau directement et automatiquement lorsqu’on
ouvre le robinet, en fonction de la quantité d’eau qui s’écoule.
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On détermine comme suit la puissance P exigée pour cette production instantanée :
qv
P = ––––
x ΔT x c où : P
3600
qv
: puissance exprimée en W (= J/s)
: débit d’eau en l/heure
ΔT
: différence de température eau d’entrée et de sortie en
K (°C)
c
: chaleur spécifique de l’eau : 4185 J/kg x K
3600 : conversion de l’heure en secondes
4185
Attention : –––– = 1,163 c.-à-d. : le facteur de conversion de kcal/h
3600 en W
soit aussi :
P = qv x ΔT x 1,163
P (exprimé en kcal/h ) = qv x ΔT
En pratique, la puissance s’exprime en kcal/min. et le débit en l/min.
Puissance (kcal/min.) = Débit (l/min.) x ΔT
Le tableau ci-dessous indique quel type d’appareil de production instantanée choisir sur base des
besoins en eau chaude.
Puissance
8,7 kW
17,4 kW
22,7 kW
28 kW
Débit pour ΔT = 25 K
5 l/min.
10 l/min.
13 l/min.
16 l/min.
•
•
•
•
•
•
Évier + lavabo + baignoire
•
•
Évier + lavabo + douche + baignoire
•
•
Évier + lavabo
Évier + lavabo + douche
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• Couplage en parallèle
Ces appareils de production instantanée peuvent être couplés en parallèle en cas de demande d’eau
chaude plus importante, afin de fournir un débit plus important.
SOURCE : JUNKERS-SERVICO - AARTSELAAR
Couplage en parallèle de chauffe-bains en vue d’assurer un débit important.
Attention aux diamètres de la conduite de gaz, de la cheminée et de la conduite d’eau.
• Ne pas coupler en série les appareils de production instantanée!
!
Ce système provoque en effet des hausses incontrôlables de la température et des pertes de pression excessives.
14
V.2.3. LES APPAREILS À ACCUMULATION INDÉPENDANTS
Pour élever de quelques degrés (ΔT) la température d’une masse d’eau (m), il faut fournir
une quantité de chaleur (Q) selon la formule
suivante :
Q = m x ΔT x c , où :
Q
: quantité de chaleur en kJ
m : masse d’eau en kg
ΔT : différence de température eau
d’entrée et de sortie
c
: chaleur spécifique de l’eau =
4186 J/kg x K = 4,186 kJ/kg x K
SOURCE : SENTRY (PAYS-BAS)
Si l’on veut réduire le temps de réchauffage, il faudra sélectionner une puissance plus élevée :
Exemple
Pour chauffer 200 l d’eau de 10 °C à 80 °C, il faut produire :
200 kg d’eau x (80 °C - 10 °C) x 4,186 kJ/kg x c
= 58.604 kJ ou
= 58.604 kJ : 3600 sec. = 16,28 kWh.
• Si l’on sélectionne un temps de réchauffage de 2 heures, il suffira de produire en moyenne
16,28 kWh : 2 h = 8,14 kW.
• Si l’on sélectionne un temps de réchauffage de 8 heures, il suffira de produire en moyenne
16,28 kWh : 8 h = 2,03 kW.
Cette notion a surtout son importance pour les appareils électriques à accumulation, parce que l’on
peut avoir des appareils de puissances différentes, selon le tarif de jour ou de nuit.
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Les tableaux ci-après contiennent des données basées sur l’expérience.
Contenance recommandée en eau en l pour les appareils électriques à accumulation
(La contenance est exprimée en litres)
(pour une température de l’eau de 60 °C )
Prises d’eau
de la famille
Tarif normal ou bihoraire
16
Tarif de nuit
Évier
(cuisine)
1-2
3-4
5-6
10
10 - 15
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Lavabo
1-2
3-4
5-6
10
10 - 15
15
Évier
+
lavabo
1-2
3-4
5-6
15
50
80
100
150
Lavabo
+
douche (10 l/min.)
1-2
3-4
5-6
30
50
80
100
150
Lavabo
+
baignoire sabot
1-2
3-4
5-6
50
75
100
150
150
Lavabo
+
baignoire (± 160 l)
1-2
3-4
5-6
120
150
200
200
300
Lavabo
+ évier
+ douche(10l/min.)
1-2
3-4
5-6
50
80
150
150
200
Évier
+ lavabo
+ bidet
1-2
3-4
5-6
75
100
150
150
200
Évier
+ lavabo
+ baignoire (± 160 l)
1-2
3-4
5-6
75
150
200
150
200
300
Contenance recommandée en eau en l pour les appareils à accumulation au gaz
(pour une température de l’eau de 60 °C)
Une à deux douches (10 l/min.) (avec temps d’attente de 5 min.)
ou trois bains (avec temps d’attente de 30 min.)
80
Quatre à cinq douches (10 l/min.) (avec temps d’attente de 5 min.)
ou nombre illimité de bains (avec temps d’attente de 30 min.)
115
Nombre illimité de douches (10 l/min.) (avec temps d’attente de 5 min.)
ou nombre illimité de bains (avec temps d’attente de 30 min.)
ou usage simultané de la baignoire et de la douche durant un temps limité
150
Note
Pour exploiter de manière optimale le contenu complet du boiler, il faut limiter son débit conformément
aux prescriptions du fabricant.
17
V.2.4. LES APPAREILS COMBINÉS DE PRODUCTION D’EAU CHAUDE
Ces appareils fonctionnent grâce à l’énergie de la chaudière de chauffage ou d’un chauffe-eau mural.
V.2.4.1. APPAREIL COMBINÉ INSTANTANÉ
82
83
Légende
5
16
17
19
20
29
30
39
40
42
48
49
50
52
60
62
63
64
82
83
52
Amenée de gaz
Limiteur de température
Échangeur de chaleur
primaire
Vase d’expansion
Brûleur atmosphérique
Circulateur
Purgeur automatique
Interrupteur principal
Aquastat
Fusibles principaux 2A
Bloc combiné gaz
Robinet à trois voies
Échangeur de chaleur
sanitaire
Chambre de combustion
étanche
Entrée eau froide
Sélecteur été-hiver
Amenée d’eau chaude
Interrupteur chauffage
central
Canal d’évacuation gaz
de combustion
Canal d’amenée d’air frais
17
16
18
20
39
42
64
9
40
48
19
30
5
29
50
62
49
63
60
Les performances des appareils combinés instantanés dépendent principalement de la puissance
de la chaudière de chauffage central qui réchauffe en général indirectement l’appareil de production
d’eau chaude.
Comme, du fait de la bonne isolation des habitations, la puissance nécessaire pour le chauffage
est souvent plus basse que la puissance nécessaire pour l’eau de puisage, il est possible de régler
séparément la puissance de l’installation de chauffage.
18
Description des points
de puisage employés
Débit volumique
minimum exigé
en l/min. à 60 °C
Puissance exigée
de l’appareil
combiné en kW
Emploi d’un robinet à la cuisine seulement
2,5
10
Emploi de la douche seulement
3,5
13
Emploi simultané d’un robinet à la cuisine et
de la douche
6,0
23 *
Emploi de la baignoire seule ou emploi simultané
de la baignoire et d’un robinet à la cuisine
6,5
25
Emploi simultané de la baignoire et
de la douche
10,0
38
Emploi simultané de la baignoire, de la douche
et d’un robinet à la cuisine
12,5
48 (*)
(*) Pour éviter une alimentation en eau insuffisante du robinet de la douche
lors de l’ouverture d’un robinet à la cuisine, il faut placer un limiteur de
débit dans le point de puisage de la cuisine.
V.2.4.2. APPAREIL COMBINÉ
À ACCUMULATION
Les performances des appareils combinés à accumulation (boilers à chauffage indirect) sont très dépendantes
de la puissance de la chaudière de
chauffage central et de la contenance
de l’accumulateur.
Ces appareils contiennent généralement une petite réserve d’eau de 5
à 80 litres.
Sortie gaz de combustion
Impossible avec 1 appareil
de production instantanée.
Réalisable uniquement
par couplage en parallèle
de plusieurs appareils.
Entrée d’air comburant
Purgeur
automatique (air)
Ventilateur
à réglage
continu
Brûleur propre
NOx
Bloc gaz
modulé
Séparateur d’air
Tube de sortie
sanitaire
Enveloppe isolante
à 100 % exempte
de CFC
Cuve en cuivre
Tubes CC
Refouleur gaz
de combustion
Echangeur
de chaleur à
double paroi
Tube d’entrée
sanitaire
Régulateur
Moniteur “diagnostic”
Affichage
temp. eau
pression CC
Boutons Marche/
Arrêt boiler
Arrivée CC
Retour CC
Clapet à 3 voies
Circulateur CC
Trop-plein CC
Amenée de gaz
Entrée EF
Sortie EC
Evacuation condensat
Siphon
19
V.2.5. APPAREILS À CHAUFFAGE INDIRECT
Ces appareils sont incorporés dans la chaudière de chauffage ou placés à côté de celle-ci.
V.2.5.1. APPAREILS DE PRODUCTION INSTANTANÉE (À CHAUFFAGE INDIRECT)
L’eau froide sanitaire qui s’écoule est chauffée
par l’eau chaude de chauffage.
Pour calculer une puissance, nous allons procéder comme suit :
• nous calculons le besoin de chaleur selon
NBN D20-001 pour les habitations et selon
le RGPT pour les entreprises.
• pour les habitations unifamiliales, nous pouvons utiliser le tableau (voir V.2.4.1. Appareils
combinés) comme ligne directrice.
Échangeur
de chaleur
à plaques
SOURCE : THERMO (PAYS-BAS)
Si nous connaissons le débit demandé, nous pouvons déterminer la puissance P :
qv
P = ––––
x ΔT x c où : P
3600
qv
: puissance exprimée en W (= J/s)
: débit d’eau en l/heure
ΔT
: différence de température eau d’entrée et de sortie en K (°C )
c
: chaleur spécifique de l’eau : 4185 J/kg x K
3600 : conversion de l’heure en secondes
4185
Attention : –––– = 1,163 c.-à-d. : le facteur de conversion de kcal/h
3600
en W
et donc :
P = qv x ΔT x 1,163
P (exprimée en kcal/h) = qv x ΔT
En pratique, la puissance s’exprime en kcal/min. et le débit en l/min.
Puissance (kcal/min.) = Débit (l/min.) x Δ T
Pour ce qui est de la sélection d’un appareil, on consultera la documentation du fabricant. Contrôlez
également le circuit de chauffage; ces appareils de production instantanée exigent une chaudière
de forte puissance.
20
V.2.5.2. APPAREILS À ACCUMULATION (À CHAUFFAGE INDIRECT)
Avec ces appareils, c’est l’eau de chauffage qui
amène une réserve d’eau sanitaire à température.
La capacité de ces appareils à accumulation
et la puissance désirée dépendent fortement
de l’exigence de confort de l’utilisateur, mais le
tableau ci-après donne une ligne directrice.
En ce qui concerne les immeubles à appartements ou les gros utilisateurs, nous consulterons la norme NBN D20-001.
Capacité souhaitée
en litres pour
le boiler à 60 °C
Puissance min. souhaitée
de la chaudière
de chauffage central
et du boiler en kW
Emploi de la douche seulement
(10 l/min.)
50
13
Emploi simultané d’un robinet à la
cuisine et de la douche (10 l/min.)
80
13
Emploi de la baignoire seulement
(160 l) ou emploi simultané de la
baignoire et d’un robinet à la cuisine
100
18
Emploi simultané de la baignoire
(160 l) et de la douche (10 l/min.)
100
25
Emploi simultané de la baignoire
(160 l), de la douche (10 l/min.) et
d’un robinet à la cuisine
150
25
Description des points
de puisage employés
21
V.2.6. PRODUCTION D’EAU CHAUDE SANITAIRE (ECS) PAR UNE ÉNERGIE
ALTERNATIVE
(Voir aussi Module VIII : Les technologies annexes)
V.2.6.1. PRODUCTION D’EAU CHAUDE PAR L’ÉNERGIE SOLAIRE
L’eau, éventuellement additionnée d’un antigel,
circule dans des capteurs solaires.
Ces capteurs solaires sont installés à l’extérieur
et captent la chaleur du soleil.
L’eau réchauffée circule dans un appareil à accumulation équipé d’un échangeur de chaleur
qui réchauffe l’eau sanitaire.
SOURCE : LUIGJES (PAYS-BAS)
Pour une installation, nous avons besoin de :
• un capteur solaire,
• un ballon,
• éventuellement un chauffage d’appoint, afin de pouvoir fournir de l’eau chaude même si l’énergie
solaire est insuffisante (p. ex. appareil de production instantanée au gaz à commande thermostatique).
Le contenu du circuit de chauffage et du circuit d’eau chaude sanitaire doit être protégé contre le
reflux.
Si l’échangeur de chaleur possède une simple paroi et que le circuit de chauffage ne contient pas
d’additifs, on prévoira des protections de type EA (clapet de retenue).
En présence d’additifs, une protection de type CA est nécessaire (antiretour à zone différentielle non
contrôlable). (Voir aussi Module IV : I.4.1, I.4.2, I.4.3.).
Des protections appropriées sont toujours nécessaires sur les autres modèles. Consultez à cet effet
la société de distribution d’eau locale.
22
V.2.6.2. PRODUCTION D’EAU CHAUDE PAR UNE POMPE À CHALEUR
La pompe à chaleur soustrait l’énergie thermique d’un milieu (p. ex. eau, air) pour la transférer dans
un autre milieu où règne une température plus élevée.
Une très ancienne application de ce principe est représentée par le réfrigérateur qui enlève la chaleur
de l’appareil pour l’évacuer dans le local où il se trouve.
L’application de ce système au chauffage de l’eau s’est avéré directement rentable et permet de
convertir trois fois plus d’énergie en énergie utile que l’énergie électrique consommée.
Pour un ménage moyen, un réservoir de 200 à 300 litres est suffisant.
Air
Compresseur
Condensateur
Evaporateur
Air
refroidi
Départ de conduite
de chauffage
Soupape d’expansion
Retour de conduite
de chauffage
Circuit de la pompe à chaleur
SOURCE : VIESSMANN (ALLEMAGNE)
23
V.2.7. DONNÉES RELATIVES À LA CONSOMMATION D’EAU CHAUDE
À titre d’information, nous tenons à signaler que l’expérience montre qu’un ménage de 3 à 4 personnes consomme en moyenne 150 à 200 l d’eau chaude à 60 °C par jour.
Ménage
Consommation en litres
Température de l’eau
6
40 oC
20-45
37 oC
10-45
37 oC
45-60
37 oC
150-250
40 oC
Bain enfant
40
40 oC
Bain de pied
40
60 oC
20-25
60 oC
Lavage des mains
Shampooing : Dames
Messieurs
Douche
Baignoire
Cuisine : par personne/jour
(Lave-linge)
(Lave-vaisselle)
}
Certains types peuvent être raccordés à l’eau chaude sanitaire.
Consommation d’eau
chaude par chambre
& par jour (litres)
Température de l’eau (°C)
Lavabos
25
40 oC
Nettoyage des chambres
10
40 oC
Nettoyage des baignoires
20
40 oC
150-250
40 oC
Nettoyage des douches
10
40 oC
Douche
60
37 oC
Cuisine avec lavage manuel
de la vaisselle
15
55 oC
Cuisine avec lave-vaisselle
8
85 oC
Consommation d’eau
chaude par personne
& par jour (litres)
Température de l’eau (°C)
Crèches
35-40
60 oC
Maisons de retraite
30-60
60 oC
Hôtels & restaurants
Baignoire
Maisons de retraite
Crèches
24
V.3. APPAREILS DE PRODUCTION INSTANTANÉE
V.3.1. APPAREILS DE PRODUCTION INSTANTANÉE AU GAZ
Un appareil de production instantanée est un
chauffe-eau indépendant qui produit l’eau chaude lorsqu’on ouvre le robinet d’eau chaude.
Il produit de l’eau chaude immédiatement, sans
en conserver en réserve.
Les appareils décrits ci-après sont tous agréés
CE et appartiennent à la catégorie I2E+ (gaz naturel) ou I3+ (propane, butane).
Ils satisfont donc aux normes européennes et
belges.
Depuis le 1er janvier 1996, seuls peuvent être vendus les appareils portant la
marque CE ainsi que la mention CAT. I2E+ ou CAT. I3+
V.3.1.1. CLASSIFICATION SELON LE DÉBIT
Les appareils sont disponibles dans les débits suivants :
• 5 litres/minute,
• 16 litres/minute.
Ce débit est la quantité d’eau que l’appareil peut fournir par minute avec une hausse de la température standard de 25 K (ou 25 °C).
Débit de puisage minimum
Pour garantir un bon fonctionnement, il faut un minimum de pression dans la conduite d’eau. Ces
données figurent dans les brochures techniques du fabricant.
Il faut donc un prélèvement minimum d’eau pour faire fonctionner l’appareil. C’est ce qu’on appelle
le débit de puisage minimum de l’appareil.
Dans le cas d’un appareil de 5 litres/min., on peut déjà obtenir de l’eau chaude au robinet avec un
débit de 2 litres/min.
Avec les appareils de production instantanée non modulables, ce débit de puisage est relativement
élevé (4 à 6 l/min.) selon le type d’appareil.
Ce débit de puisage est beaucoup plus bas avec les appareils modulables (2 à 3 l/min.).
25
V.3.1.2. CLASSIFICATION SELON LA PUISSANCE
Si le débit et l’élévation de température sont connus, il est possible de calculer la puissance.
qv x ΔT x c
Formule: P = –––––––––
60 sec.
Où :
• P
• qv
• ΔT
• c
= puissance en kW
= débit en litres par minute
= différence de température entre eau froide et eau chaude
= chaleur spécifique de l’eau = 4,185 kJ/kg x K
Exemple pour un appareil de 5 litres
5l
4,185 kJ
P = –––– x 25 K x ––––––––
min.
lxK
(1 l eau = 1 kg)
5l
4,185 kJ
P = –––– x 25 K x ––––––––
min.
lxK
525 kJ
P = ––––––
min.
525 kJ/sec.
P = ––––––––––
60
P = 8,7 kJ/sec. (1 Joule/sec. = 1 Watt = 1 W)
P = 8,7 kW
Pour rappel :
La chaleur spécifique de l’eau est la puissance nécessaire
pour faire augmenter de 1 K la température de 1 litre d’eau (1 kg).
On peut donc subdiviser les appareils selon leur puissance en kW
•
5 l/min. = 8,7 kW pour une hausse de température de 25 K.
• 10 l/min. = 17,4 kW pour une hausse de température de 25 K.
• 13 l/min. = 22,7 kW pour une hausse de température de 25 K.
• 16 l/min. = 28 kW pour une hausse de température de 25 K.
26
Dans la pratique, on utilise encore souvent les anciennes unités : kcal/min.
•
5 l/min. = 125 kcal/min.
• 10 l/min. = 250 kcal/min.
Il ressort de ce qui précède que, pour obtenir une température d’écoulement plus élevée (ΔT plus
grande), il faut absolument réduire le débit d’écoulement.
Exemple
Température de l’eau froide 10 °C
Température d’écoulement souhaitée 60 °C
Il s’agit d’un appareil de 5 litres ayant une puissance de 8,7 kW.
Question : quel sera le débit d’écoulement?
P x 60 s
qv = –––––––
ΔT x c
8,7 kJ/s x 60 s
qv = –––––––––––––––––
50 K x 4,185 kJ/l x K
qv = 2,5 litres/min.
Comme les appareils de production instantanée ne chauffent que pendant le puisage de l’eau
chaude, la pleine puissance de l’appareil doit toujours être disponible.
C’est pourquoi il faut accorder une attention particulière à la pression d’alimentation du gaz.
Une détermination correcte du diamètre de la conduite de gaz est très importante à cet égard.
27
V.3.1.3. CLASSIFICATION SELON LE MODE D’ÉVACUATION DES GAZ DE COMBUSTION
(Ce sujet est traité de manière approfondie au chapitre V.5)
Les gaz de combustion peuvent quitter l’appareil de différentes manières.
Cette classification
type est valable
pour tous les
appareils au gaz
Nous distinguons :
1. Les appareils de type A (sans raccordement à une cheminée)
2. Les appareils de type B (avec raccordement à une cheminée)
3. Les appareils de type C (appareil étanche)
V.3.1.3.1. Appareil de production instantanée de type A
Un appareil de type A est un appareil qui n’est pas raccordé à une cheminée.
Les gaz de combustion sont évacués dans le local où est installé l’appareil.
C’est un appareil à combustion ouverte qui prélève son alimentation en air dans la pièce où il est
installé.
28
V.3.1.3.2. Appareil de production
instantanée de type B
B11
Un appareil de production instantanée de type B
est un appareil raccordé à un conduit d’évacuation des gaz de combustion.
Il prélève son air comburant dans le local où il
est installé.
SOURCE :
NEFIT-FASTO
(PAYS-BAS)
V.3.1.3.3. Appareil de production
instantanée de type C
Il s’agit d’un appareil à chambre de combustion
étanche. Il prélève son alimentation en air directement à l’extérieur et évacue également les
gaz de combustion à l’extérieur.
Cet appareil présente l’avantage de pouvoir être
installé partout sans qu’il faille prendre des mesures spéciales en ce qui concerne la ventilation
basse et haute.
Les appareils de production instantanée de type
C, avec ventilateur, ne savent pas s’allumer
quand le ventilateur fonctionne mal.
Ce contrôle du ventilateur est réalisé par un
pressostat.
C11
29
V.3.1.4. CLASSIFICATION SELON LE RÉGLAGE DE LA PUISSANCE
Nous distinguons :
- Les appareils à puissance fixe
- Les appareils à puissance variable
V.3.1.4.1. Appareils à puissance fixe
Ces appareils fonctionnent toujours à pleine puissance; par conséquent, si le débit d’eau est trop
petit, la température sera trop élevée. Ces appareils ont toujours un débit de puisage élevé afin
d’éviter la surchauffe. On ne peut pas utiliser de mélangeurs ou de mitigeurs thermostatiques avec
un appareil de production instantanée à puissance fixe en raison de sa température d’écoulement
variable.
C’est surtout le chauffe-eau de cuisine de 5 litres/min. qui fonctionne selon ce principe.
30
FONCTIONNEMENT
* Mise en service
Ouvrir le robinet de gaz.
Enfoncer ou tourner le bouton de commande (22/23) (selon le modèle).
Le clapet gaz principal (20) se referme et la soupape de la veilleuse (43) s’ouvre.
L’électrovanne est comprimée contre l’électro-aimant (41).
Le gaz s’écoule en direction du brûleur de la veilleuse et est allumé par le piézo (24).
La veilleuse chauffe le thermocouple (51), l’électro-aimant s’excite et l’induit se magnétise.
L’électrovanne, qui a été enfoncée manuellement, reste ouverte.
Lorsqu’on relâche et/ou tourne le bouton d’allumage, le clapet gaz principal s’ouvre.
Le gaz a accès à la soupape de gaz (18 et 19) commandée par l’ensemble hydraulique.
L’appareil est maintenant prêt à l’emploi.
En cas de prélèvement d’eau, l’eau est aspirée au-dessus de la membrane et le clapet gaz menant
au brûleur s’ouvre.
Le gaz s’écoule du brûleur et est immédiatement allumé par la veilleuse (77).
Après le prélèvement d’eau, la membrane (38) retombe dans la boîte à eau, le clapet gaz se referme
et le brûleur s’éteint.
La veilleuse reste allumée.
* Mise hors service
Pour mettre l’appareil hors service, il suffit de déplacer ou de tourner le robinet de commande et la
soupape de la veilleuse se refermera.
Si la veilleuse s’éteint pour l’une ou l’autre raison, la tension retombe lentement dans le thermocouple
et le magnétisme fait de même. Le clapet gaz se referme.
Le temps de fermeture est d’environ 20 secondes avec un maximum de 60 secondes.
L’amenée de gaz au brûleur principal comme au brûleur de la veilleuse est coupée.
L’appareil doit être remis en service manuellement.
31
V.3.1.4.2. Appareils à puissance variable
Les appareils à puissance variable sont réglés – soit selon le débit d’eau,
– soit selon la température de l’eau.
Grâce à ce réglage de la puissance, on obtient une température d’écoulement constante.
Ces appareils ont un débit de puisage réduit (2 à 3 litres/min.).
Ils s’enclenchent donc déjà en présence d’un débit d’eau minimum.
De ce fait, l’appareil convient pour alimenter tous les mélangeurs et mitigeurs thermostatiques.
* Puissance variable en fonction du débit d’eau
Dans ces appareils, le débit de gaz est couplé au débit d’eau.
Plus le débit est élevé et plus grande est la quantité d’eau aspirée au-dessus de la membrane.
L’ensemble hydraulique contrôle ainsi le clapet gaz conique.
En cas de prélèvement d’eau important, le clapet gaz s’ouvre entièrement tandis qu’en cas de
débit d’eau plus petit, l’amenée de gaz se réduit également. La température de l’eau reste donc
constante.
Ces appareils peuvent être équipés d’une protection supplémentaire contre la surchauffe. Toute
surchauffe sera interrompue par le circuit du thermocouple.
32
* Puissance variable en fonction de la température de l’eau
Dans ces appareils, un
palpeur situé dans
l’échangeur de chaleur
contrôle la température
de l’eau réchauffée.
Le palpeur est rempli
d’huile minérale et est
relié par un capillaire à
un bulbe qui commande
un clapet gaz.
Lorsque le débit d’eau
diminue, la température
monte dans l’échangeur
de chaleur.
L’huile se dilate donc et le
bulbe commande le clapet gaz jusqu’à ce que
l’équilibre soit à nouveau
atteint avec la température prédéfinie.
En cas de prélèvement
d’eau plus important, la
température chute dans
l’échangeur de chaleur
et le clapet gaz s’ouvre
davantage.
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Conduite alimentation veilleuse
Filtre gaz
Électrovanne
Soupape principale gaz
Soupape veilleuse
Piézo
Limiteur
Raccordement eau chaude
Conduite allumage haute tension
Membrane
Filtre eau
Vis de réglage eau
Soupape d’échappement
Soupape de surpression
Venturi avec joint torique
Valve d’allumage lent
avec joint torique
Douille de guidage avec joint torique
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
Assiette de la petite soupape
Vis de préréglage
Assiette de la grande soupape
Vis de réglage gaz C
Soufflet de réglage
Vis de réglage température B
Levier
Unité de réglage
Bouchon
Bougie d’allumage
Injecteur veilleuse
Thermoélément
Brûleur principal
Palpeur
Bloc à lamelles
Injecteur brûleur
Injecteur
Jauge pour injecteur A
Ces appareils sont équipés, à titre de protection
supplémentaire, d’une
protection contre la surchauffe connectée en
série entre le circuit du
thermocouple.
En cas de surchauffe,
l’amenée de gaz se coupe et l’appareil doit être
rallumé manuellement.
33
V.3.1.5. ÉLÉMENTS ET FONCTIONNEMENT D’UN APPAREIL DE PRODUCTION INSTANTANÉE
Éléments
L’appareil de production instantanée est entièrement démontable en différents éléments, les principaux étant :
–
–
–
–
la boîte à eau,
la partie gaz,
la partie brûleur,
le corps de chauffe.
V.3.1.5.1. La boîte à eau
L’eau froide est raccordée au point de puisage d’eau froide, lequel est relié à la boîte à eau.
Cette boîte à eau se compose de deux parties vissées entre elles à l’aide de quelques boulons.
Les deux parties sont séparées par un disque en caoutchouc ou membrane qui peut se courber ou
se déformer sous la pression de l’eau.
La membrane divise donc la boîte à eau en deux parties séparées : la chambre supérieure et la
chambre inférieure.
Pendant que l’appareil fonctionne, le venturi aspire le contenu de la chambre supérieure où il règne
donc une basse pression. C’est pourquoi on appelle aussi cette chambre la chambre de basse pression.
La pression d’eau est toujours complète dans la partie inférieure que l’on appelle donc la chambre
de haute pression.
C’est la différence de pression entre les deux chambres qui provoque les déformations de la membrane.
Sur la membrane repose une assiette de membrane qui est reliée à un poussoir d’acier qui commande un clapet gaz dans la partie gaz. En d’autres termes, la création d’une différence de pression
dans la boîte à eau provoque l’entrée en service de la partie gaz.
34
* Venturi
C’est le venturi qui crée la différence de pression entre la chambre inférieure et la chambre supérieure.
FONCTIONNEMENT DU VENTURI
Basse
pression
Écoulement
Le venturi est un petit
tube qui se rétrécit soudainement à l’entrée.
Lorsque de l’eau circule
dans un tube et que celuici présente un rétrécissement, la vitesse sera
grande et la pression
sera faible.
Si le passage est grand,
la vitesse sera réduite et
la pression correspondante sera élevée.
Pas d’écoulement
Le passage du venturi a
la forme d’un entonnoir
qui se rétrécit pour s’élargir à nouveau.
Dans la partie étroite du
venturi, la vitesse est
élevée et la pression est
basse.
En ce point, le venturi est
relié à la chambre supérieure ou chambre de
basse pression.
Basse
pression
La pression d’eau au-dessus
de la membrane diminue
Pression d’eau identique
partout
Une dépression se crée
si bien que la partie supérieure se vide par aspiration et la membrane se
déplace vers le haut en
repoussant le clapet gaz
en position ouverte.
35
* Valve d’allumage lent
Cet élément assure un allumage lent du brûleur. Cet allumage lent est nécessaire pour éviter une
explosion accompagnée d’une formation de suie et d’un encrassement important.
Ceci est dû à un déficit en air et à une accumulation de gaz de combustion car il n’y a pas encore
de tirage dans la cheminée.
La cheminée doit d’abord être réchauffée. Du fait de cette accumulation de gaz de combustion, la
flamme sortira de l’appareil et le manteau surchauffera.
Nous devons donc veiller à ce que le brûleur s’allume lentement ou, en d’autres termes, à ce que
l’amenée de gaz s’ouvre lentement.
Cette amenée de gaz s’effectue via le clapet gaz commandé par la membrane. Pour que l’amenée
de gaz soit lente au démarrage, il faut maîtriser la vitesse de remontée du clapet gaz.
Cela signifie donc qu’il faut ralentir le fonctionnement de la membrane.
Ce ralentissement s’obtient au moyen de la valve d’allumage lent dont le corps présente quelques
perçages.
La valve contient une bille mobile. Lorsque le corps de chauffe s’ouvre, la bille roule sur un perçage
central (plus grand) et l’eau de la chambre supérieure est aspirée lentement.
Lorsqu’on referme l’eau chaude, l’eau est remise sous pression.
La bille se déplace et libère l’ouverture centrale; on obtient ainsi un remplissage rapide de la chambre
supérieure et donc une fermeture rapide du clapet gaz.
Le brûleur ne continuera donc pas à brûler après la fin du puisage.
Cette vanne a donc une double fonction : ouvrir lentement l’amenée de gaz à la mise en service et
refermer rapidement l’amenée de gaz à la fermeture du corps de chauffe.
Appareil en repos
Appareil en fonctionnement
23
25
24
23
25
24
26
26
27
27
4
30
4
30
45
45
Légende
4
23
24
25
Sélecteur de température
Élément hydraulique
Assiette de membrane avec tige de commande
Membrane
26
27
30
45
Valve d’allumage lent
Venturi
Réglage du débit d’eau
Clapet asservi
36
* Bouton sélecteur de la température
Sur la boîte à eau, on trouve un bouton à commande manuelle qui permet de régler la température
de l’eau d’écoulement. Lorsqu’on ouvre ce «robinet», une quantité plus grande d’eau froide est
admise dans l’appareil par un «by-pass» et nous obtenons ainsi un débit plus important. Un débit
plus important signifie une température d’écoulement plus basse.
Lorsqu’on tourne le bouton dans l’autre sens, le débit de l’eau diminue. De ce fait, l’eau séjourne plus
longtemps dans l’échangeur de chaleur et il s’ensuit une augmentation de la température.
* Pressostat
Un appareil de production instantanée donne toujours la quantité exacte d’eau, quelle que soit la
pression du réseau.
Le niveau du débit est maintenu par le pressostat.
Lorsque la pression d’eau s’élève, la membrane remonte, en même temps que la valve conique qui
y est couplée et qui rétrécit le passage de l’eau. Si la pression d’eau tombe, le passage se rouvre.
De la sorte, c’est toujours la quantité exacte d’eau qui s’écoule dans l’appareil.
* Fonctionnement de l’ensemble hydraulique
1
7
8
4
5 6
3
VERS LE BLOC À LAMELLES
VERS LE BLOC À LAMELLES
2
9
APPAREIL AU REPOS
10
APPAREIL EN FONCTIONNEMENT
L’eau s’écoule dans l’appareil par un robinet d’arrêt (1).
Lorsque le robinet d’eau chaude (10) s’ouvre, l’eau s’écoule par le pressostat (2) dans la chambre
inférieure de la boîte à eau en passant par le venturi (3).
Une dépression se crée et la chambre supérieure de la boîte à eau (4) est siphonnée par le petit
canal (5).
Dans ce petit canal, une valve d’allumage lent (6) assure un siphonnage lent.
La membrane (7) se déforme, son assiette avec poussoir (8) remonte et ouvre un clapet gaz.
Le sélecteur de température (9) permet de régler le débit et la température d’écoulement correspondante.
Quand le robinet d’eau chaude (10) se referme, la chambre supérieure de la boîte à eau se remplit
immédiatement d’eau par le petit canal (5), et le brûleur s’éteint rapidement.
37
V.3.1.5.2. La partie gaz
La partie gaz se compose de 3 soupapes importantes :
– la soupape de sécurité (vanne électromagnétique),
– le clapet gaz (à commande manuelle),
– le clapet gaz commandé par l’eau.
1
4
3
5
6
1
2
3
4
5
6
2
Alimentation de la veilleuse
Thermocouple
Brûleur
Ressort
Soupape de sécurité
Électro-aimant
(noyau en fer mobile)
7
7
8
9
10
8
10
La soupape de sécurité (5) assure, avec le
clapet gaz commandé par l’eau (10), la fermeture du gaz dans l’appareil.
On enfonce manuellement la soupape de sécurité (5). Pendant ce temps, on enfonce le clapet
gaz manuel (7) afin que le gaz ne parvienne plus
au brûleur principal.
Le gaz s’écoule vers le brûleur de la veilleuse et
s’enflamme. Le thermocouple est réchauffé et
cette chaleur est convertie en quelques millivolts
de tension qui activent un électro-aimant (6).
9
Clapet gaz (manuel)
Ressort
Bouton de commande
Clapet gaz commandé
par l’eau
La soupape de sécurité reste ouverte aussi
longtemps que la veilleuse brûle.
Le clapet gaz manuel (7) s’ouvre lorsque l’on
relâche le bouton ou qu’on le tourne en sens
inverse (selon le modèle).
L’appareil est maintenant prêt à fonctionner.
38
En cas de puisage, le clapet gaz commandé
par l’eau (10) s’ouvre et le gaz s’écoule vers le
brûleur où il est allumé par la veilleuse.
V.3.1.5.3. La partie brûleur
Le brûleur principal d’un appareil de production
instantanée peut se composer de plusieurs rampes dont l’ensemble constitue le lit du brûleur.
Le gaz arrive par le collecteur et l’injecteur et est
introduit à grande vitesse dans le venturi.
De l’air est aspiré en raison de l’effet venturi.
L’air et le gaz se mélangent dans le tube mélangeur; il en résulte un mélange inflammable qui
s’écoule du lit du brûleur.
39
V.3.1.5.4. Le corps de chauffe
L’intérieur d’un appareil de production instantanée se compose d’une
chambre de combustion et d’un échangeur de chaleur ou bloc à
lamelles.
Le tout est fabriqué en cuivre.
Le mélange gaz/air est entièrement brûlé dans la chambre de combustion.
Les gaz de combustion quittent l’appareil par l’échangeur de chaleur.
Dans l’échangeur de chaleur, les gaz de combustion transmettent leur
chaleur à l’eau.
La conduite d’alimentation en eau froide est enroulée quelques fois
autour de la chambre de combustion (serpentin).
Ce dispositif assure le refroidissement du corps de chauffe et évite les
températures excessives et l’entartrage lorsqu’on referme le robinet
d’eau chaude.
40
Il existe également un appareil de production instantanée à
chambre de combustion dite «sèche».
L’eau froide y est raccordée directement au-dessus du bloc
à lamelles.
L’effet refroidissant du «serpentin» y est absent.
Pour éviter les températures excessives lors de la fermeture
du robinet, un ballon tampon y est intégré.
Le ballon tampon est divisé en deux parties par une membrane.
D’un côté, il est raccordé à la partie eau froide et de l’autre, au côté eau chaude de l’appareil de
production instantanée.
Lorsque l’on prélève de l’eau chaude, le ballon tampon se remplit d’eau froide.
Lorsque le puisage s’arrête, l’eau froide stockée quitte le ballon tampon pour s’écouler dans l’échangeur de chaleur. De la sorte, l’échangeur de chaleur est refroidi et l’entartrage est limité.
L’eau chaude sortant de l’échangeur de chaleur et qui doit laisser la place à l’eau froide est stockée
de l’autre côté dans le ballon tampon.
Lors du puisage suivant, cette eau s’écoule à nouveau du ballon tampon.
41
V.3.1.6. PROTECTIONS
Voir aussi Module VI - Chapitre IV.4.2. La protection du brûleur.
V.3.1.6.1. Protection thermoélectrique
Pour éviter que le gaz puisse s’écouler librement sans brûler (si la veilleuse s’éteint), l’appareil est
protégé contre l’extinction.
Une de ces protections est la protection thermoélectrique.
Cette protection est constituée essentiellement par deux éléments : un thermocouple et un électroaimant.
Le thermocouple se compose de deux métaux différents soudés en un point.
Lorsque l’on chauffe le thermoélément, une différence de potentiel apparaît entre ces métaux.
La tension électrique obtenue est très basse (10 à 60 millivolts de courant continu (DC)
(Direct Current)).
De ce fait, un courant électrique parcourt la bobine de l’électro-aimant et le noyau en fer doux est
magnétisé.
Cet électro-aimant maintient en position ouverte le mécanisme d’amenée de gaz que l’on a mis en
service manuellement (il faut d’abord maintenir le bouton enfoncé pendant environ 30 secondes).
Si la veilleuse s’éteint, le thermocouple ne crée plus de tension et le magnétisme disparaît.
Le clapet gaz est rabattu sur son siège par un ressort et l’amenée de gaz est coupée.
V.3.1.6.2. La protection par bilame
Cette protection n’est plus autorisée sur les nouveaux appareils, mais on la trouve encore sur les
appareils plus anciens.
SOURCE : RENOVA BULEX - BRUXELLES
Le bilame se compose de deux métaux différents ayant un coefficient de dilatation différent. Lorsqu’il
est chauffé (par la veilleuse), le bilame se recourbe (la dilatation se fait dans un sens connu).
Il suffit que la déformation du bilame actionne un poussoir relié à un clapet gaz pour que le bilame
soit en mesure d’ouvrir un clapet gaz ou de le refermer si la veilleuse s’éteint.
42
Comparaison entre la protection par bilame et la protection thermoélectrique
La protection par bilame présente l’inconvénient que seul le brûleur principal est protégé. La soupape
de la veilleuse reste ouverte et n’est donc pas protégée. Par contre, un thermocouple protège aussi
bien le brûleur de la veilleuse que le brûleur principal.
Un autre avantage est que le thermoélément fonctionne plus vite que le bilame.
Les appareils plus anciens équipés d’une protection par bilame doivent être remplacés par un appareil neuf. Il n’est pas judicieux de réparer ces appareils.
V.3.1.6.3. Protection par sonde d’ionisation
Cette protection repose sur le principe de la conductivité électrique d’une flamme de gaz.
Lorsqu’une flamme se forme, un courant convergent (créé par les ions de la flamme) apparaît entre
l’électrode d’ionisation et la servocommande du brûleur qui maintient ouvert le clapet gaz.
Si la flamme s’éteint, le courant d’ionisation vers la servocommande du brûleur s’arrête et les clapets
gaz se referment.
Le gaz imbrûlé ne peut donc plus s’écouler en direction du brûleur.
Un premier avantage de cette protection est son temps de réaction (max. 7 secondes).
La protection par sonde d’ionisation fonctionne immédiatement tandis qu’un thermocouple a encore
besoin de 30 à 45 secondes avant que la sécurité de l’appareil soit assurée.
Un deuxième avantage est le contrôle de la combustion par le courant d’ionisation.
Une mauvaise combustion, due à l’encrassement de l’appareil ou à un défaut d’alimentation en air,
influence le courant d’ionisation et met l’appareil en dérangement.
Cette protection se retrouve sur les appareils à allumage électronique sans veilleuse permanente.
SONDE D’IONISATION
V.3.1.6.4. Protection
contre le reflux
– Les appareils de production
instantanée d’une capacité
maximum de 20 l peuvent être
raccordés directement au circuit
d’eau de la canalisation.
– Pour les appareils combinés, il
faut prévoir un robinet d’arrêt,
un clapet de retenue, un robinet
de contrôle et une protection
contre la surpression sur l’ECS.
43
V.3.1.7. APPAREIL DE PRODUCTION INSTANTANÉE SANS VEILLEUSE PERMANENTE,
AVEC ALLUMAGE PAR PILE
Sur ces appareils, la veilleuse est allumée par le prélèvement d’eau. Quand on ne puise pas d’eau,
la veilleuse est éteinte. Ce système est économique, puisque la veilleuse cesse de consommer du
gaz dès que l’appareil s’arrête. L’allumage électronique est alimenté par une pile.
L’appareil est protégé par ionisation.
On trouve différents systèmes sur le marché, selon le fabricant :
Système 1 : (Fonctionnement d’un appareil de production instantanée à pile)
Schéma 1
Il n’y a pas de puisage d’eau.
L’appareil n’est pas en service.
Schéma 2
En cas de prélèvement supérieur au débit de seuil, une
différence de pression se
crée sur la membrane M1 et
le clapet gaz S1 s’ouvre.
Le gaz passant sous la
membrane M3 referme le
contact C1. Il se produit alors
une étincelle qui allume la
veilleuse V1.
La veilleuse V1 réchauffe le
bulbe B.
44
Schéma 3
Lors d’un prélèvement d’eau
ultérieur, l’air présent dans
le bulbe B se dilate et la
membrane SO commande le
levier L.
Ce levier ouvre le clapet S2 et
le gaz a accès à la membrane
M2 et à la veilleuse V2.
La veilleuse V2 est allumée
par la veilleuse V1.
La membrane M2 ouvre
également le clapet S4 du
brûleur qui permet au gaz
d’affluer dans le brûleur.
Le gaz est allumé par la
veilleuse V2.
La veilleuse V1 s’éteint parce
que S3 se referme.
La membrane M4 referme
le contact C2. La chaleur de
rayonnement maintient le
bulbe B à température.
Schéma 4
Lorsque le robinet d’eau
chaude se referme, M1 redescend, S1 se ferme et le
contact C1 s’ouvre.
Le brûleur principal s’éteint
mais la veilleuse V2 continue
à brûler aussi longtemps que
l’air n’est pas refroidi dans le
bulbe B et que le levier L est
actionné.
Le contact C2 active la protection pendant tout ce temps.
Lorsque le bulbe B refroidit,
(après environ 30 sec.), nous
revenons à l’état décrit au
schéma 1 et la veilleuse V2
s’éteint.
45
Système 2 : (Fonctionnement d’un appareil de production instantanée à pile)
L’appareil est allumé par une servocommande située dans le brûleur.
L’appareil possède un clapet asservi spécial à membrane sur le bloc combiné. À l’allumage, ce n’est
pas le brûleur principal mais la veilleuse qui s’allume.
Lorsque le corps de chauffe s’ouvre, le microrupteur situé sous la valve d’eau, assure le contact.
La servocommande du brûleur est ainsi mise sous tension.
La servocommande C donne du courant à la soupape au contact de repos (NC = Normally Closed)
dans le clapet asservi de la veilleuse. Ce clapet laisse arriver le gaz à la veilleuse où s’effectue
simultanément un allumage haute tension.
L’électrode d’ionisation émet un signal (courant A) en direction de la servocommande du brûleur.
À la réception de ce message, le clapet de commande, qui est ouvert en l’absence de tension
(NO = Normally Open), se referme.
Le gaz qui a dépassé le clapet de commande est consommé lentement par la veilleuse.
De ce fait, la pression retombe lentement derrière la membrane et une différence de pression se crée
des deux côtés de la membrane qui se met à bouger.
Ce mouvement de la membrane ouvre en même temps le grand clapet gaz et le gaz peut affluer au
brûleur.
Après le prélèvement d’eau, le microrupteur de la soupape d’eau se rouvre et la tension retombe
en direction de la servocommande du brûleur. Au même moment, la tension tombe sur le clapet de
commande et celui-ci se rouvre en position de repos. Le gaz peut donc affluer à nouveau derrière la
membrane et la pression s’équilibre des deux côtés de la membrane.
Le grand clapet gaz se referme et l’amenée de gaz au brûleur est interrompue.
L’appareil est prêt à fonctionner pour le prochain prélèvement d’eau chaude.
Une fois allumé, l’appareil fonctionne comme un appareil modulable normal.
46
bloc gaz
amenée de gaz
microrupteur
bloc gaz
amenée de gaz
microrupteur
bloc gaz
amenée de gaz
microrupteur
47
V.3.1.8. MISE EN SERVICE ET ENTRETIEN
Contrôle du débit de puisage minimum
Au moment de la mise en service, le débit minimum auquel l’appareil doit se mettre à fonctionner est
contrôlé conformément au débit de puisage minimum indiqué par le fabricant.
Contrôle du retardement
On vérifie si l’appareil ne continue pas à brûler après que le robinet d’eau chaude a été fermé.
Ce retardement peut être provoqué par une mauvaise installation ou une défectuosité de l’appareil.
La présence d’une poche d’air dans une canalisation longue peut causer un retardement.
D’autres causes sont :
– le mauvais fonctionnement de la valve d’allumage lent,
– l’entartrage du venturi,
– une fuite et une adhérence sur le poussoir de l’assiette de la membrane,
– un mauvais fonctionnement du régulateur de pression.
Contrôle de l’évacuation des produits de la combustion (TTB)
Lorsque la cheminée tire bien, la protection thermique antirefoulement ne déconnecte pas l’appareil.
C’est pourquoi le fonctionnement de ce dispositif doit être contrôlé lors de chaque entretien. À cet
effet, il faut démonter le conduit de cheminée et couvrir entièrement la sortie de l’appareil à l’aide
d’une plaque résistant à la chaleur.
Faire démarrer l’appareil et le laisser brûler à pleine puissance.
La protection thermique doit déclencher l’appareil dans les 2 minutes. Si tel n’est pas le cas, il faut
la remplacer.
Après ce test, on remontera correctement le conduit de cheminée.
Contrôle de la puissance
La relation entre la puissance, le débit et la hausse de température est contrôlée par la formule.
qv x ΔT x c
P = –––––––––
60 sec.
où :
P
= puissance en kW
qv = débit en litres par minute
ΔT = différence de température entre l’eau froide et l’eau chaude
c
= chaleur spécifique de l’eau = 4,185 kJ/kg x K
Il conviendra de prendre des mesures si les écarts suivants se présentent :
Débit excessif :
– contrôler le régulateur de pression, la membrane et le sélecteur de température.
Hausse de température insuffisante
– contrôler la pression d’alimentation du gaz, adapter éventuellement la conduite de gaz ou avertir
la société de distribution de gaz;
– détartrer l’appareil.
Remarque générale : si le débit est excessif et/ou la température insuffisante, vérifier si de l’eau
froide n’est pas ajoutée involontairement dans l’installation.
Meilleur contrôle : fermer le robinet d’arrêt de l’appareil et vérifier s’il sort encore de l’eau du robinet
d’eau chaude. Ce défaut survient souvent lorsqu’on utilise des mélangeurs ou des mitigeurs thermostatiques ailleurs dans l’installation. En cas de défectuosité, ces robinets peuvent mélanger de
l’eau froide dans les conduites d’eau chaude.
48
V.3.2. APPAREILS ÉLECTRIQUES DE PRODUCTION INSTANTANÉE
Ces appareils s’enclenchent automatiquement lorsqu’on ouvre le robinet d’eau chaude et ils
s’arrêtent lorsqu’on le referme.
Il existe des appareils de faible puissance
(3,7 kW) qui sont raccordés à un réseau électrique monophasé 230 V (AC – Alternating
Current).
Ces appareils sont fournis avec un robinet spécial et produisent de l’eau chaude uniquement
pour le lavabo.
Les appareils sont montés directement au-dessous ou au-dessus d’un lavabo.
L’appareil communique avec l’air extérieur par
un robinet spécial. Cette communication ne
peut jamais être coupée.
SOURCE : AEG
Les appareils électriques de production instantanée plus gros ont une puissance de 12 kW à
24 kW et fournissent un débit d’eau maximum
de 8 litres pour une ΔT de 40 K.
Ces appareils sont raccordés à un réseau électrique triphasé (3 x 230 V/AC ou 3 x 400 V/AC).
(Pas disponible partout. Consultez la société
d’électricité.)
Les appareils électriques de production instantanée sont protégés par un bouton-poussoir
intégré et un thermostat.
Certains modèles sont équipés d’un microprocesseur électronique qui adapte la puissance
en fonction des variations de pression et de
débit ainsi que de la température de sortie demandée.
49
V.3.3. APPAREILS DE PRODUCTION INSTANTANÉE À ÉCHANGEUR DE CHALEUR
V.3.3.1. ÉCHANGEUR DE CHALEUR À PLAQUES
Description
Appareil convenant pour la production directe d’eau
chaude sanitaire au moyen d’un échangeur de chaleur
rapide à plaques.
Application
Convient pour toutes les productions d’eau chaude
sanitaire :
• dans les habitations standard,
• dans les appartements de luxe,
• dans les hôtels,
• dans les complexes sportifs,
• dans les hôpitaux ou les maisons de repos.
Fonctionnement
SOURCE : ALFA LAVAL (PAYS-BAS)
L’échangeur de chaleur se compose d’un ensemble de
plaques d’acier inoxydable profilées formant à elles
toutes une gaine dans laquelle s’écoule l’eau de chauffage (primaire) et l’eau sanitaire (secondaire). Les garnitures dont les plaques sont équipées empêchent les
deux fluides conduits entre les plaques d’entrer en
contact. L’ensemble de plaques est serré à l’aide de
boulons tendeurs entre deux plaques de compression.
Grâce à la succession de plaques et de garnitures, les
deux fluides s’écoulent alternativement à contre-courant
entre les plaques chauffantes. Il y a autant de passages
que de plaques. Il existe également des échangeurs de
chaleur à plaques sans garnitures où les plaques sont
soudées entre elles sous vide; ils conviennent pour les
températures et les pressions élevées.
Poutre de support supérieure
Plaque de
compression
Colonne d’appui
Plaque de châssis
Poutre de guidage inférieure
Boulons tendeurs
Ensemble
de plaques
50
La contenance (stockage) de l’échangeur de chaleur à plaques est réduite. Le système de puisage
de l’eau chaude doit être réalisé avec un circulateur d’eau sanitaire. Le circulateur assure la circulation d’un volume d’eau minimum (selon les indications du fabricant) sur la partie dite secondaire
(eau chaude sanitaire de puisage) de l’appareil de production instantanée. Au besoin, il est possible
de raccorder une conduite de court-circuit (by-pass) entre la conduite d’eau chaude de puisage et
la conduite d’eau chaude de circulation, de manière à limiter la circulation dans le système d’eau
chaude de puisage afin d’éviter les consommations d’énergie inutiles.
Selon la nature de l’eau de chauffage, il est possible de prévoir des protections appropriées contre
le reflux sur l’ECS. (Voir Module IV. I.4.2).
* Échangeur à plaques à double paroi
Dans les situations imposant des exigences élevées à la protection de l’eau de puisage contre la
pollution par des fluides étrangers, on a mis au point des échangeurs de chaleur à double séparation. Il y a toujours deux plaques entre les deux fluides (primaire et secondaire). Si une plaque fuit, le
liquide compris entre la paroi double sort à l’extérieur. Les fuites sont ainsi directement visibles.
V.3.3.2. ÉCHANGEUR DE CHALEUR À FAISCEAU TUBULAIRE
Description
Cet appareil convient pour le réchauffage direct de l’eau de chauffage et de l’eau sanitaire de
puisage, et utilise à cet effet la chaleur résiduaire de l’industrie, des entreprises ou des ménages.
Application
Convient pour la préparation de l’eau de chauffage et de l’eau chaude sanitaire destinées aux :
• habitations standard,
• appartements de luxe,
• hôtels,
• complexes sportifs,
• piscines,
• hôpitaux ou maisons de repos,
• installations collectives d’eau chaude.
51
La puissance et le débit d’eau chaude dépendent de la température primaire de l’eau (p. ex. chaleur
résiduaire d’une centrale électrique), du nombre de tubes présents dans l’échangeur et de la température secondaire (demandée) de l’eau.
Puissances à différentes plages de température
Températures en °C
Primaire
Secondaire
90/70
10/80
90/70
60/80
90/60
45/65
90/50
Quantité d’écoulement en m3/h
Puissance
10/60
en kW
Primaire
Secondaire
34
1,46
0,42
100
4,30
1,23
10
0,43
0,43
32
1,38
1,38
11
0,32
0,47
50
1,43
2,15
110
3,15
4,73
15
0,32
0,26
60
1,29
1,03
Fonctionnement
L’eau à chauffer (p. ex. l’eau de puisage sanitaire) ayant une température initiale d’entrée (Tk) et une
température finale de sortie (Tw) et le médium chauffant (p. ex. eau de CC) ayant une température
comprise entre Ta et Tr se croisent en sens opposé. On parle donc de contre-courant.
Les avantages de l’application d’un appareil à contre-courant sont un transfert de chaleur relativement élevé (grande capacité), des dimensions limitées par rapport aux chauffe-eau à accumulation
et une résistance d’écoulement plus basse par rapport aux chaudières à gaz murales.
Ta
Tw
Tk
Tr
52
SOURCE :
VIESSMANN (ALLEMAGNE)
V.3.4. APPAREIL COMBINÉ SELON LE PRINCIPE DE LA PRODUCTION INSTANTANÉE
(CHAUDIÈRE MURALE AU GAZ) - Voir aussi V.5
V.3.4.1. GÉNÉRALITÉS
La chaudière à gaz murale est née au début
de 1960 du principe du chauffe-bain (appareil
instantané de production d’eau chaude sanitaire).
L’objectif était de réaliser un appareil très petit
tant pour le chauffage central que pour la production d’eau chaude sanitaire.
En suspendant l’appareil au mur, on libérait la
surface au sol à d’autres fins. Ces premières
chaudières murales au gaz étaient équipées
des mêmes éléments que les appareils de production instantanée d’eau chaude.
Le vase d’expansion, la pompe de circulation
et la soupape de surpression étaient toujours
intégrés afin de gagner de la place. C’était la
membrane du robinet d’eau qui était repoussée
vers le haut par la pompe de circulation afin
d’ouvrir le clapet gaz.
On utilisait toujours des appareils à allumage
par veilleuse et à protection par thermocouple.
Le gros désavantage de ces appareils était
qu’ils exigeaient un débit d’eau minimum dans
l’installation pour allumer l’appareil, qu’ils
étaient difficiles à désaérer en raison de leur commande hydraulique et qu’ils présentaient un danger
de condensation dans l’échangeur de chaleur.
Les appareils existaient dans les puissances de 18 KW (15000 kcal/h) à 28 KW (24000 kcal/h),
tant avec raccordement à une cheminée qu’en version ventouse (appareils étanches à évacuation
naturelle des gaz de combustion et aspiration d’air frais via une gaine dans le mur) (type C11).
Cette évacuation des gaz de combustion sans ventilateur est également appliquée pour les convecteurs au gaz et les chauffe-eau.
La génération suivante de chaudières murales au gaz a fait son apparition en 1977.
Elle utilise un bloc gaz à commande électrique directe (comme pour les chaudières au sol), une
chambre de combustion sèche et un échangeur de chaleur à contenance en eau encore plus
réduite.
Comme la contenance en eau de l’échangeur de chaleur est au maximum de 1 à 2 litres, la température de la chaudière monte rapidement. Cela peut entraîner une surchauffe et une usure prématurée.
C’est pourquoi le fabricant comme l’installateur doivent prendre des mesures spéciales.
53
Pour maîtriser la température, le fabricant module le fonctionnement de son appareil (puissance
variable) grâce à l’aquastat de la chaudière et parfois aussi à l’appareillage de régulation (thermostat
d’ambiance, réglage en fonction du temps, etc.)
Cette modulation est possible grâce à l’évolution spectaculaire de l’électronique dans les chaudières
de chauffage.
On peut mieux maîtriser la température de la chaudière à l’aide de capteurs CTN ou PTC, via un
microprocesseur intégré.
Comme la pompe est commandée par électronique, elle peut continuer à tourner lorsque la chaudière s’arrête. Cet arrêt peut dépendre du temps (p. ex. 3 min.) ou de la température.
Certains appareils possèdent un by-pass automatique intégré qui leur permet d’assurer à tout
moment un débit minimum, à moins que l’utilisateur soit invité à toujours laisser au moins 1 radiateur
ouvert.
L’installateur doit veiller, plus que pour les chaudières au sol, à ce que la chaudière murale au gaz
puisse bien restituer sa chaleur.
Il faut être attentif aux points suivants :
Il faut toujours un débit suffisant dans l’installation. C’est pourquoi le diamètre des conduites doit être
assez grand, le circuit ne peut pas être trop long (le moins de radiateurs possible sur le même circuit)
et il faut le moins possible de vannes thermostatiques sur les radiateurs.
Il est également important de bien dimensionner la chaudière murale au gaz. Une
trop forte puissance entraîne inévitablement une température excessive et une
usure prématurée.
Il est donc conseillé, avec une chaudière
murale au gaz, de laisser au moins 1 radiateur ouvert, de préférence dans la pièce où
est placé le thermostat.
54
Depuis 1977, la gamme des chaudières murales au gaz s’est fortement étoffée :
Les chaudières murales au gaz à échangeur de chaleur en inox peuvent p. ex. être
chauffées directement à basse température (p. ex. 20 à 25 °C en cas de chauffage
par le sol).
Les appareils étanches sont maintenant
équipés d’un ventilateur permettant d’évacuer les gaz de combustion et d’amener
l’air frais par un tube de petit diamètre, en
façade ou en toiture.
Ces appareils élargissent encore les possibilités, puisque la chaudière peut être
installée dans n’importe quelle pièce, ou
même dans une armoire.
Type C32
Type C12
Il ne faut même pas d’alimentation en air
depuis le local où l’appareil est installé.
Le confort procuré par
la chaudière murale au
gaz est limité en matière
d’eau chaude.
C’est pourquoi il existe
désormais des chaudières murales au gaz combinées avec des accumulateurs d’eau chaude
à échangeur de chaleur
intégrés.
SOURCE :
JUNKERS-SERVICO - AARTSELAAR
55
V.3.4.2. PRODUCTION D’EAU CHAUDE SELON LE PRINCIPE DE LA PRODUCTION
INSTANTANÉE AVEC LA CHAUDIÈRE MURALE AU GAZ
Tout comme les appareils de production d’eau chaude instantanée,
la chaudière murale au gaz est
équipée d’une vanne d’eau sanitaire.
Cette vanne commande, via sa
membrane, un microrupteur qui
enclenche la chaudière par l’intermédiaire du coffret de commande
électronique. Mais il faut pour cela
un débit minimum de puisage de
2,5 l/min.
Par ailleurs, le débit maximum est
également limité en proportion de
la puissance de l’appareil.
Ce dernier point est important
pour atteindre des températures
suffisamment élevées en été
comme en hiver.
6.1
36
6.1 Protection thermique
antirefoulement (TTB)
6
Protection contre la surchauffe
9
36 Sonde CTN
6
9
Une sonde de température de
départ CTN ou PTC (n° 36 sur le
dessin) mesure la température et
le fonctionnement modulé (puissance adaptable avec un minimum de 45 % de la puissance maximum) permet de limiter la température à 60 °C.
Cette technique permet de faire fonctionner l’appareil à tous les débits possibles (de très petit à très
grand). On peut donc utiliser sans problème les mitigeurs et les vannes thermostatiques.
V.3.4.3. PROTECTION THERMIQUE ANTIREFOULEMENT
(contrôle de l’évacuation des produits de la combustion) (n° 6.1 sur le dessin)
Comme les appareils de production instantanée d’eau chaude, les chaudières murales au gaz sont
obligatoirement équipées, depuis le 1 janvier 1996, d’une protection contre les gaz de fumée ou TTB.
La protection arrête les appareils quand la cheminée ne tire pas suffisamment (ce qui fait refouler les
gaz de combustion).
Comme il s’agit ici d’un appareil de chauffage, l’appareil se réenclenche automatiquement après un
minimum de 10 minutes d’interruption.
V.3.4.4. PROTECTION CONTRE LA SURCHAUFFE (numéros 6 et 9 sur le dessin)
Les appareils sont également équipés d’une protection contre la surchauffe qui coupe le circuit du
thermocouple lorsque la température de l’eau est trop élevée dans l’échangeur de chaleur (bloc à
lamelles).
Les appareils équipés d’une protection par sonde d’ionisation signalent un dérangement.
V.3.4.5. PROTECTION CONTRE LE REFLUX
Voir Module IV. I.4.1.
56
V.3.4.6. MISE EN SERVICE
Contrôle de base
* Contrôler l’étanchéité des raccords gaz de l’appareil en les enduisant de savonnée à une pression
de service normale.
Les raccords sont étanches si aucune bulle de savon ne s’y forme.
* Surveiller la mise en service
1. La pression d’eau est-elle bonne? L’appareil est-il purgé? L’alimentation électrique est-elle de
230V/AC (Alternating Current = courant alternatif)?
2. La cheminée est-elle conforme aux normes?
3. Y a-t-il une ventilation suffisante dans le local où l’appareil est installé?
4. La cheminée tire-t-elle comme il faut?
5. Avez-vous rincé votre installation (du côté CC, sanitaire et gaz)?
6. On ne peut pas placer d’appareils atmosphériques (qui consomment l’air ambiant) dans les locaux
où se trouvent des produits nocifs pour la combustion (salons de coiffure, laboratoires).
7. La pression de gaz est-elle correcte à l’entrée de l’appareil en fonctionnement?
Statique (appareil au repos)
– gaz naturel L G25 : 25 mbars (2500 Pa)
– gaz naturel H G20 : 20 mbars (2000 Pa)
– gaz butane
: 28 mbars (2800 Pa)
– gaz propane
: 37 mbars (3700 Pa)
L’installateur doit vérifier personnellement la pression correcte du gaz avec un détendeur fixe de
28 mbars (butane) ou de 37 mbars (propane), ou à l’aide d’un détendeur réglable sur lequel la
pression de gaz correcte doit être réglée au moyen d’un manomètre. Attention également au débit
du détendeur!
8. De manière dynamique, à pleine
puissance, la pression de gaz ne
peut descendre que de 1 mbar (si
la pression de gaz tombe de plus
de 1 mbar, il faudra recalculer le
diamètre de la conduite de gaz).
Pression atmosphérique
Pression atmosphérique
30
30
20
20
10
0
Pression
de gaz
absolue
10
0
10
10
20
20
30
30
mbar
mbar
Surpression
9. Contrôler la protection contre le refoulement des gaz de combustion (TTB) : mettre l’appareil en
service sans le raccorder à la cheminée.
Ensuite, fermer la sortie des gaz de fumée de l’appareil au moyen d’une plaque non combustible.
Comme il y a maintenant un refoulement de 100 %, l’appareil doit se mettre en sécurité dans les
2 minutes.
57
V.3.4.7. ENTRETIEN
L’entretien annuel n’est pas obligatoire légalement, mais il est conseillé de contrôler chaque année
la sécurité et les petites défectuosités cachées de l’appareil.
V.3.4.7.1. Contrôle de la flamme
• Stabilité
• La flamme est-elle bien bleue?
Si ce n’est pas le cas, démonter le brûleur et nettoyer les ouvertures d’alimentation primaire en
air, les injecteurs et le siège du brûleur.
S’il y a simplement de la poussière sur les pièces démontées, il suffit de souffler celles-ci à l’air
comprimé.
Si l’appareil est placé dans une salle de bains ou une cuisine, dégraisser le brûleur avec de l’eau
additionnée d’un produit de nettoyage prescrit.
Toutes les parties du brûleur doivent être bien sèches avant le remontage.
V.3.4.7.2. En cas de retour de flamme
Contrôler si l’espace entre les lamelles de l’échangeur de chaleur n’est pas encrassé.
Démonter l’échangeur de chaleur et le nettoyer avec de l’eau additionnée de soude ou d’un produit
de nettoyage prescrit.
En cas de formation de suie, il faut vérifier particulièrement s’il y a un apport suffisant d’air frais (grille
d’aération basse dans le local, 5 cm2 par KW de puissance installée; avec un minimum de 150 cm2).
Attention : DANGER D’INTOXICATION AU CO
V.3.4.7.3. Si l’échangeur de chaleur fait du bruit et/ou si le débit et la température diminuent
dans le circuit de CC ou dans le circuit sanitaire
Contrôler si l’appareil n’est pas encrassé ou entartré.
Démonter l’échangeur de chaleur et détartrer celui-ci uniquement au moyen d’une pompe de
détartrage et du produit de détartrage approprié à base d’acide léger.
Le détartrage ne peut pas durer plus de 30 minutes. S’il dure plus longtemps, l’échangeur de chaleur
risque d’être endommagé par attaque de l’acide.
Nettoyer le circuit de CC encrassé sur l’échangeur de chaleur à l’aide d’une pompe de détartrage et
du produit de détartrage approprié, à base d’acide léger.
Le cas échéant, nettoyer le circuit de CC de l’installation avec un produit de nettoyage, en concertation avec le fabricant de la chaudière.
58
V.3.4.7.4. Contrôle des sécurités
• Sur un appareil à veilleuse
Contrôler le temps de fermeture du circuit du
thermocouple et la fermeture de l’électrovanne
en éteignant la veilleuse.
Le temps de fermeture minimum est de 20 secondes avec un maximum de 60 secondes.
Si ce temps est inférieur à 20 sec. ou supérieur
à 60 sec., contrôler la tension du thermocouple
du côté de l’électro-aimant.
La tension doit être au minimum de 12 mV/DC
(Direct Current = courant continu).
Si la tension est inférieure à 12mV/DC, contrôler
s’il n’y a pas une chute de tension sur le TTB
et/ou sur la protection contre la surchauffe.
Après avoir refermé la soupape électromagnétique, il faut contrôler au moyen d’une flamme si
du gaz s’écoule encore de la tête de la veilleuse.
S’il y a encore du gaz qui s’écoule, il faut remplacer l’électro-aimant.
• Sur les appareils à protection par sonde
d’ionisation
Fermer le clapet gaz et faire démarrer l’appareil.
L’appareil doit se mettre en dérangement dans
les 4 à 7 secondes.
Si ce délai est inférieur à 4 sec., mesurer la
tension entre l’électrode d’ionisation et la masse
de l’appareil. Celle-ci doit être au moins de
70 volts/AC. Si la tension est trop basse, mesurer la tension d’alimentation (230V/AC).
Contrôler le raccordement de la phase et du
neutre. S’il y a 2 phases, placer un transformateur de séparation.
Ensuite, on mesure le courant d’ionisation.
Pour ce faire, il faut déconnecter le câblage sur
l’électrode d’ionisation, régler le micro-ampèremètre sur la plage «micro-ampère DC» et le
brancher en série avec l’électrode et ses fils de
raccordement.
Au démarrage (petite flamme), le courant doit
être d’au moins 2 μA /DC; à la puissance maximum, il doit être de 4 à 5 μA/ DC.
Si le courant d’ionisation est trop bas, contrôler
le brûleur et la forme de la flamme, et nettoyer
l’électrode ou la remplacer. Contrôler encore
éventuellement si l’échangeur de chaleur n’est
pas encrassé.
59
• Contrôle du bon fonctionnement de l’aquastat de la chaudière
Régler le thermostat d’ambiance ou un autre appareil de réglage sur le maximum et contrôler si
l’aquastat de la chaudière déclenche à la température définie pour l’eau de la chaudière.
• Contrôle des limiteurs de température
Arrêter le circulateur (débrancher la prise) et faire chauffer l’appareil à la puissance maximum.
A 110 °C, l’appareil doit se mettre en sécurité.
Attention ! La température ne peut pas dépasser 110 °C. Il faut donc déclencher l’appareil à temps
au moyen de son interrupteur principal.
Si la température dépasse 110 °C, remplacer tous les limiteurs de température, recontrôler et réenclencher le circulateur si tout est en ordre.
• Contrôle du fonctionnement sanitaire de l’appareil
Contrôle de la température max. d’écoulement et du débit d’eau au robinet au moyen de la formule
qv x ΔT x c
P = –––––––––
60 sec.
Pour le débit max., consulter la fiche technique de l’appareil. Si le débit d’eau est trop élevé, contrôler
le régulateur de pression et la membrane du robinet d’eau.
Si le débit est trop faible, contrôler le régulateur de pression et détartrer éventuellement l’échangeur
de chaleur.
Si le débit est bon mais que la température d’écoulement est trop basse, contrôler la pression
d’alimentation du gaz (voir tableau de mise en service) ou détartrer l’échangeur de chaleur.
Remarque
Si le débit est trop grand et que la température est trop basse, vérifier si de l’eau froide ne se mélange
pas à l’eau chaude. (Cela se produit surtout en présence de mélangeurs et mitigeurs thermostatiques).
Pour effectuer ce contrôle, il faut fermer le robinet d’arrêt de l’eau froide situé sous l’appareil de production d’eau chaude et vérifier si de l’eau ne s’écoule pas du robinet d’eau chaude.
Un écoulement d’eau indique un clapet de retenue bloqué dans le mélangeur thermostatique ou une
infiltration d’eau due à des garnitures usées dans un mitigeur.
• La veilleuse ne veut pas s’allumer
– Pression de gaz insuffisante (filtre encrassé?)
– Injecteur de la veilleuse encrassé
– Thermocouple défectueux ou mauvais contact avec l’électrovanne
– Pas d’étincelle (allumage électrique?)
– L’étincelle ne se produit pas au bon endroit (position de l’électrode?)
– Canal de fumée/amenée d’air mal monté ou obstrué dans un appareil étanche (type C)
– Les flammes s’éteignent à cause d’une pression trop élevée du gaz
– L’amenée de gaz n’a pas été désaérée
– Mauvais raccordement électrique
– Fusible défectueux
– Protection contre la surchauffe enclenchée
60
• L’appareil n’atteint pas sa puissance totale
–
–
–
–
Pression de gaz insuffisante
Dépôt de calcaire sur l’échangeur de chaleur
Encrassement de l’échangeur de chaleur du circuit CC
Pression d’eau CC ou sanitaire trop basse
• Les flammes décollent
– Pression trop élevée du gaz
– L’amenée de gaz n’a pas été désaérée
– Mauvais type de gaz
• Le brûleur explose à l’allumage
–
–
–
–
–
Pression de gaz trop haute ou trop basse (stat. ou dyn.)
Brûleur encrassé
Veilleuse trop petite
Pression d’eau trop élevée
Allumage incomplet ou trop lent du brûleur en cas de protection par sonde d’ionisation
• Flammes jaunes
–
–
–
–
Brûleur encrassé
Échangeur de chaleur obstrué
Cheminée obstruée
Débit de gaz trop grand à cause de mauvais injecteurs de brûleur
• Le brûleur ne s’éteint pas immédiatement après une production d’eau chaude
– Il y a une poche d’air dans la conduite d’eau chaude.
– Pour vous assurer de la présence d’une poche d’air dans les conduites, contrôlez si le brûleur
s’allume encore lorsqu’on prélève de l’eau froide.
– Une poche d’air peut se former dans un bout mort ou une partie de conduite inutilisée.
– Le brûleur doit s’éteindre 1 à 1.5 sec. après la fermeture d’un robinet.
• L’appareil ne s’allume pas lors d’une demande de chaleur du CC
– Pas de thermostat d’ambiance raccordé ou pont électrique oublié
– Thermostat d’ambiance défectueux
– Aquastat de la chaudière + sonde
• L’appareil ne s’allume pas lors d’une demande d’eau chaude sanitaire
–
–
–
–
–
Le débit d’eau est trop limité (p. ex. brise-jet obstrué)
Le robinet d’arrêt n’est pas assez ouvert
Le seuil de puisage n’est pas atteint
Le microrupteur ne s’enclenche pas
La sonde de température ne transmet plus ou plus assez (CTN, PTC ou aquastat)
61
• L’installation ne chauffe pas bien
– Résistance hydraulique excessive de l’installation
– L’installation n’a pas été purgée
– Circulation insuffisante, vannes thermostatiques sur les radiateurs, té de réglage ou by-pass
automatique mal réglé
– Le thermostat d’ambiance est influencé par des sources de chaleur externes (p. ex. par la TV,
un radiateur, une lampe, etc.)
• Le débit d’eau chaude est insuffisant
–
–
–
–
–
–
Robinet d’amenée d’eau froide sanitaire insuffisamment ouvert
Bouton de réglage de la température fermé
Régulateur de débit encrassé
Pression d’eau trop basse
Dépôt calcaire sur l’échangeur de chaleur
Impuretés au niveau du robinet ou du régulateur de débit
• La température de l’eau chaude est trop basse
–
–
–
–
Pression de gaz trop basse
Échangeur de chaleur entartré
Température de l’eau froide trop basse (en hiver)
Addition d’eau froide par le mélangeur
• La pression d’eau du CC ne cesse de baisser
–
–
–
–
Il y a une fuite dans l’appareil ou dans l’installation
La soupape de sécurité fuit (soupape de surpression)
Le vase d’expansion est trop petit par rapport à la contenance totale en eau ou est défectueux
Contrôler la contre-pression dans le vase d’expansion avec la pression d’eau du circuit CC à
0 bar.
– Augmenter la contre-pression ou la diminuer en fonction de la hauteur statique entre la
chaudière et le thermo-élément situé le plus haut.
– La soupape de sécurité est défectueuse.
• Condensation dans la cheminée
– De l’eau de condensation s’infiltre dans l’appareil (gaz de combustion refroidis)
– Isoler l’évacuation des gaz de combustion
62
• Condensation sur les murs et les miroirs
– Ventilation insuffisante de la pièce où est installé un appareil ouvert
– Y a-t-il une ouverture d’alimentation en air de minimum 150 cm2 qui ne peut pas être fermée?
– Si l’appareil est équipé d’un TTB, celui-ci doit mettre l’appareil en sécurité.
Contrôler le fonctionnement du TTB (obligatoire depuis le 1er janvier 1996).
– Contrôler la température ambiante au niveau du coupe-tirage avec l’appareil en fonctionnement.
– Inspection de la cheminée.
DANGER D’INTOXICATION AU CO
V.4. APPAREILS À ACCUMULATION
V.4.1. INTRODUCTION
V.4.1.1. AVANTAGE
C’est l’élément confort qui plaide le plus en faveur du choix d’un appareil à accumulation. La plupart
des gens connaissent ces appareils sous le nom de «boiler», provenant directement de l’ancêtre
anglo-saxon de la chaudière à eau dans laquelle une réserve d’eau était chauffée pour être utilisée
plus tard. Nous parlons de stocker la chaleur, de l’accumuler. On choisit donc toujours une chaudière
à accumulation en fonction de la consommation d’eau chaude escomptée. La température constante
de l’eau du système d’accumulation offre la possibilité de bénéficier pleinement des avantages des
mitigeurs et mélangeurs thermostatiques. Le débit de l’eau chaude est presque égal à celui des
prises d’eau froide et l’ouverture simultanée de plusieurs robinets ne pose aucun problème. Mais
une douche équipée de plusieurs douchettes latérales ou une grande baignoire (supérieure à 160 l),
par exemple, supposent une importante réserve d’eau chaude.
63
V.4.1.2. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Une réserve d’eau chaude est réchauffée et conservée dans un ballon ou boiler. Le ballon est isolé
afin de limiter au maximum les déperditions thermiques. Un boiler ressemble à une grosse bouteille
thermos. Lorsqu’on puise de l’eau chaude, l’appareil se remplit automatiquement sous l’effet de la
pression d’eau dans la canalisation d’eau froide. Lors du remplissage, l’eau froide s’écoule lentement
dans le bas de l’appareil, afin d’éviter que l’eau froide et l’eau chaude se mélangent. L’eau chaude et
l’eau froide se séparent naturellement en raison de leur densité spécifique différente. L’eau chaude
reste donc toujours au-dessus et l’eau froide repousse l’eau chaude devant elle. Il est important de
savoir que cette zone de mélange est beaucoup plus grande dans un boiler horizontal que dans un
boiler vertical.
Boiler électrique vertical
Boiler au gaz
SOURCE : ARISTON - SCHOTEN
Boiler électrique horizontal
SOURCE : SENTRY (PAYS-BAS)
SOURCE : ARISTON - SCHOTEN
64
V.4.1.3. LIMITATION DE LA TEMPÉRATURE
La plupart des appareils peuvent fournir sans peine de l’eau à plus de 85 °C. Mais il est recommandé de régler le thermostat un peu plus bas. La température idéale est 65 °C. Les températures
plus basses présentent sans doute un avantage économique mais on sait par expérience qu’une
vie bactériologique se développe dans les espaces chauds, sombres et humides. Les bactéries ne
prolifèrent plus au-dessus de 60 °C. C’est pourquoi il est recommandé de chauffer régulièrement le
chauffe-eau à 65 °C.
Une fois la température de 65 °C dépassée, l’entartrage de la chaudière pose problème.
V.4.1.4. LIMITATION DES PERTES
Il faut toujours rechercher un appareil à grand rendement. Quelles sont les pertes les plus importantes?
• Pertes dans les canalisations
Lorsque de l’eau chaude (= réchauffée) stagne dans la conduite, elle refroidit. Lors du puisage
suivant l’utilisateur devra laisser s’écouler l’eau refroidie (mais qui a été réchauffée auparavant)
et, après utilisation, laisser à nouveau refroidir une certaine quantité d’eau chaude. C’est pourquoi
il faut limiter au maximum la longueur d’une conduite d’eau chaude. Si la distance entre l’appareil
de production d’eau chaude et la prise d’eau dépasse 8 m, il faut envisager de placer un appareil
supplémentaire = décentraliser.
Perte totale par mètre de conduite
Dimensions en mm
En pouces
Contenance en l/m
Pertes en Watt/h
per m
12 x 17
3/8 ”
0,12
17
16 x 21
1/2 ”
0,18
27
22 x 27
3/4 ”
0,35
44
27 x 33
4/4 ”
0,53
70
12 x 10
3/8 ”
0,18
8,5
15 x 13
1/2 ”
0,13
12
22 x 19,8
3/4 “
0,32
50
Tuyaux en acier
Tuyaux en cuivre
• Pertes par rayonnement et par conduction
Ces pertes sont plus élevées avec les chaudières à accumulation qu’avec les appareils de production instantanée.
• Pertes par dilatation pendant le réchauffage
Comme l’eau n’est pas compressible, le volume d’eau augmente pendant le réchauffage et ce
volume supplémentaire doit pouvoir s’évacuer. Lors du réchauffage de 10 à 60 °C, environ 3 %
du contenu de la chaudière sont évacués à une température de 35 °C.
• Pertes à l’arrêt
L’eau chaude réchauffée présente dans la chaudière va refroidir lentement. L’isolation permet de
limiter cette perte.
• Généralités
Les chaudières à accumulation ne sont vraiment avantageuses que si leur contenu correspond
au besoin journalier d’eau chaude.
65
• Isolation
Pour empêcher un refroidissement excessif de l’eau, on appliquera une couche d’isolation autour
du ballon. Cette isolation peut se composer de laine minérale (p. ex. laine de verre) ou d’une
mousse synthétique (p. ex. mousse de PU).
V.4.1.5. RACCORDEMENT HYDRAULIQUE POUR APPAREILS À PRESSION D’EAU
Nous rappelons qu’il faut toujours placer :
APPAREIL À ACCUMULATION
chauffé directement ou indirectement au gaz ou à l’électricité
• un robinet d’arrêt,
• un robinet de contrôle,
• un clapet de retenue
et
• une soupape de
surpression
Clapet de retenue
type A (EA)
dans la conduite
d’amenée de l’eau froide.
(Voir aussi
Module IV. I.4.)
Robinet
Protection contre
la surpression
Aération (min. 2 cm)
Aération (min. 2 cm)
Conduite d’évacuation
Conduite d’évacuation
Groupe de sécurité avec clapet de retenue
incorporé type A (EA) et robinet d’arrêt
SOURCE : A.W.W. - ANTWERPEN
V.4.1.6. CIRCULATEUR
Le but de la conduite de circulation, également appelée by-pass, est de mettre de l’eau chaude à
disposition aussi vite que possible sur chaque prise d’eau.
L’eau en circulation s’écoulera de l’appareil de production d’eau chaude, suivra le réseau de conduites de puisage et le by-pass et reviendra à l’appareil.
La quantité d’eau en circulation doit
être telle que le refroidissement de
l’eau dans le réseau de puisage soit
maintenu dans les limites souhaitées.
Une chute de température de 5 °C est
acceptable.
Fonctionnement
Lorsqu’on prélève de l’eau chaude, de
l’eau froide s’écoule dans l’appareil.
Le clapet de retenue 1 s’ouvre et le
clapet 2 se referme sous l’effet de la
pression d’alimentation de l’eau froide.
Si l’on ne consomme pas d’eau chaude,
le circulateur ouvre le clapet de retenue
2 et referme le clapet 1, si bien que
l’eau revient vers l’appareil de production d’eau chaude via le by-pass.
66
Circulateur
sanitaire
2 By-pass
1
Robinet de contrôle
Robinet d’arrêt
V.4.1.7. TYPES DE MATÉRIAUX DU BALLON SANITAIRE
Nous distinguons différents types :
• ballons en acier avec revêtement en :
– émail vitrifié
– matière synthétique (p. ex. époxy),
– cuivre,
• cuves en cuivre,
• cuves en acier inoxydable (inox).
V.4.1.8. STRATIFICATION (succession de couches d’eau froide et d’eau chaude)
Lorsque l’eau réchauffée se dilate, sa densité diminue. Il en résulte que l’eau la plus chaude se
trouve toujours dans le haut d’un appareil à accumulation, suivie par les autres couches, en ordre
décroissant de température. On en tire trois règles :
• le thermo-élément chauffant doit se trouver dans le bas du réservoir;
• la prise d’eau chaude doit se trouver dans le haut du réservoir;
• l’entrée de l’eau froide doit se trouver dans le bas, et doit être réalisée avec un brise-jet afin que
les différentes couches ne se mélangent pas.
Des bactéries risquent de se développer dans les couches les plus froides (Legionella). La maladie
du légionnaire tire son nom d’un congrès d’anciens combattants de l’armée américaine qui s’est
tenu en 1976 à Philadelphie, et où a éclaté une épidémie fatale d’infection pulmonaire (legionella
pneumophilia). On peut combattre la prolifération des bactéries en maintenant la température de
l’eau à 60 °C minimum.
Plus l’appareil à accumulation est haut et étroit, plus on peut prélever d’eau à la température
souhaitée (plus de 90 % de la contenance en eau) au contraire d’un appareil horizontal (50 %).
Lorsque le puisage d’eau chaude dépasse un certain débit (selon l’appareil), la ligne de séparation
entre l’eau froide et l’eau chaude n’est plus horizontale; l’eau froide traverse immédiatement le
réservoir.
C’est pourquoi tous les boilers ont un débit maximum prédéfini afin que l’on puisse bénéficier de
manière optimale de l’eau stockée.
(Voir les prescriptions techniques du fabricant.)
eau chaude
eau chaude
eau chaude
eau froide
eau froide
eau froide
Boiler vertical
67
eau chaude
eau chaude
eau froide
eau froide
eau chaude
eau froide
Boiler horizontal
eau chaude
eau froide
Débit excessif pour l’appareil
68
V.4.1.9. POSSIBILITÉS DE MONTAGE DES CHAUFFE-EAU À ACCUMULATION
En fonction des besoins en eau chaude, il est également possible d’installer deux appareils ou plus.
V.4.1.9.1. Connexion en série
Objectif : plus grande réserve d’eau chaude
La sortie du premier appareil est reliée à l’entrée
du deuxième (et ainsi de suite, le cas échéant),
jusqu’à la sortie du dernier appareil qui alimentera la conduite d’eau chaude.
CONNEXION EN SÉRIE
Si les appareils n’ont pas la même capacité,
seul un montage en série est possible!
L’eau chaude de ces appareils est consommée
au fur et à mesure, si bien que nous pouvons
puiser la totalité de la réserve (de l’ensemble
des chauffe-eau) à la même température.
Le débit de puisage n’est toutefois jamais supérieur au débit de l’appareil ayant le plus petit
diamètre de raccordement.
Attention!
On placera, sur chaque appareil, une protection
sur l’amenée d’eau.
On ne peut pas placer de robinets d’arrêt ou de
clapets de retenue entre le groupe de sécurité
ou clapet de retenue et le boiler.
Groupe de sécurité
Attention : ne jamais placer de robinets d’arrêt ou de
clapets de retenue entre la soupape de surpression et le
boiler
Application
Ces appareils s’utilisent surtout pour l’usage domestique, p. ex. quand nous devons placer un appareil supplémentaire parce que le stockage existant ne suffit plus.
Nous ne pouvons jamais connecter en série les appareils de production instantanée (ils ne peuvent
pas être alimentés en eau chaude).
L’utilisation du réchauffage au tarif de nuit ne pose pas problème.
V.4.1.9.2. Connexion en parallèle
Objectif : augmenter le débit d’eau chaude
Dans ce montage, toutes les entrées d’eau froide sont reliées entre elles. Elles sont alimentées
collectivement par la conduite d’eau froide. De même, toutes les sorties d’eau chaude sont reliées.
Elles alimentent la conduite d’eau chaude.
Application
• En cas de prélèvement important et intensif d’eau chaude, où ce sont la puissance et/ou le débit
de puisage total et non la contenance de base qui sont déterminants, on opte pour la connexion
en parallèle. La contenance des deux appareils (ou plus) doit être identique.
• Comme le débit de puisage n’est jamais identique sur les appareils, les boilers ne sont jamais
vides au même moment. De ce fait, à un moment donné, l’appareil vidé produit de l’eau froide qui
se mélange à l’eau encore chaude des autres appareils.
69
Résultat : la température de l’eau chaude diminue. C’est pourquoi il est important de veiller, lors de
l’installation, à ce qu’il y ait le moins possible de différences dans le puisage. En d’autres termes,
il faut surveiller la résistance de la conduite (équilibre hydraulique).
• Application du «principe de Tichelmann» : la somme de la longueur de la canalisation d’eau froide
et de celle d’eau chaude doit toujours être égale pour les deux boilers.
Le gros avantage de la connexion en parallèle : dès qu’une quantité eau chaude déterminée est
puisée, tous les appareils recommencent, en principe, à chauffer (la puissance totale est donc
toujours à disposition).
Application :
– buts davantage industriels ou professionnels,
– consommation d’eau chaude importante sur une courte période,
– besoins en eau chaude difficiles à évaluer.
• Pour les raisons susmentionnées, le réchauffage exclusif de nuit n’a aucun sens et il faut opter
pour un approvisionnement permanent.
CONNEXION EN PARALLÈLE
CONNEXION EN PARALLÈLE
Attention : ne jamais
placer de robinets
d’arrêt ou de clapets de
retenue entre la soupape
de surpression et le
boiler!
Robinet d’arrêt et clapet de retenue
sur un raccordement commun.
Chaque appareil est équipé d’une
soupape d’échappement
70
Les deux appareils sont raccordés
à un groupe de sécurité commun.
V.4.2. APPAREILS ÉLECTRIQUES À ACCUMULATION
Lorsqu’on choisit une chaudière électrique à accumulation, on sait que l’installation posera peu de
problèmes annexes comme celui des cheminées, p. ex. En outre, ces appareils n’ont pas besoin
d’alimentation en air et ils trouvent facilement une petite place dans un placard, sous l’escalier ou
dans un grenier : pas de combustion, pas de consommation d’oxygène et pas de gaz brûlés.
(Il est recommandé, en cas de montage dans des espaces peu utilisés, de prévoir un bac de réception avec écoulement.)
L’appareil se compose d’une chaudière isolée avec entrée d’eau froide dans le bas via un petit gicleur
orienté vers le bas afin d’éviter le mélange.
La sortie de l’eau réchauffée se trouve aussi haut que possible dans la chaudière parce que l’eau
chaude monte (densité spécifique plus basse).
Fonctionnement
Le réchauffage est effectué par une résistance
électrique du type sec (résistance en stéatite)
ou par une résistance humide ou thermoplongeur.
La stéatite est plus coûteuse mais elle est conseillée dans les régions où l’eau est calcaire.
Une résistance humide est moins coûteuse
mais elle est déconseillée dans les régions où
l’eau est calcaire parce que la production d’une
température élevée, directement dans l’eau calcaire, entraîne un entartrage supplémentaire.
Dans les deux cas, le dispositif d’écoulement
est réglé par un thermostat. Un limiteur de
température coupe l’arrivée de courant en cas
de surchauffe. Cette protection est installée
séparément ou est déjà intégrée dans le thermostat.
Tôle émaillée
Tube thermostatique
Résistance en stéatite
Thermoplongeur
SOURCE: ARISTON - SCHOTEN
Tube de sortie
Mousse polyuréthane exempte
à 100% de CFC
Thermostat
Cuve en cuivre
Limiteur de température
Poignée
Serpentin
Thermoélément
Capot d’admission
Capot inférieur
Orifice d’insertion du siège du
chauffe-eau Thermostat de réglage
Détendeur
Sortie eau chaude 1/2“
Plateau à bride
Capot de fermeture
Amenée eau froide 1/2“
SOURCE :
DAALDEROP
(PAYS-BAS)
71
V.4.2.2. TARIFS ÉLECTRIQUES
Il existe trois possibilités (consommateur résidentiel)
A. Tarif normal (tarif de jour):
– tarif le plus cher, 24 heures au même prix,
– convient moins pour la production de grandes quantités d’eau chaude sanitaire,
– application : petits chauffe-eau 5-15 litres pour la cuisine ou le lavabo.
B. Tarif bihoraire :
– comme A pendant la journée,
– pendant la nuit : toute la consommation à ± 50 % de A (le changement de tarif s’effectue automatiquement);
– convient parfaitement pour la production d’eau chaude sanitaire, surtout avec le programme
spécial chauffe-eau combiné avec un commutateur préférentiel pour le réchauffage supplémentaire;
– application : tarif réduit intéressant pour le chauffe-eau pendant la nuit.
Le client peut également disposer, à l’aide d’un commutateur préférentiel, de la possibilité de
faire réchauffer l’appareil «à la demande» pendant la journée. La nuit, le chauffe-eau resélectionnera automatiquement le tarif avantageux.
C. Tarif exclusif de nuit :
– tarif le moins coûteux (± 40 % de A),
– réservé exclusivement aux appareils qui ne chauffent que la nuit,
– application : convient moins pour les chauffe-eau à accumulation (réchauffage d’appoint
impossible).
V.4.2.3. CHOIX DE L’APPAREIL
V.4.2.3.1. Choix en fonction de la puissance électrique
Nous distinguons, selon les possibilités de raccordement :
• basse puissance :
– temps de réchauffage long,
– réchauffage pendant la nuit;
• haute puissance :
– temps de réchauffage très court,
– c’est ce qu’on appelle les «chauffe-eau instantanés»,
– réchauffage permanent;
•
72
double puissance :
Une puissance normale assure la réserve, une puissance haute à très haute permet de reconstituer rapidement cette réserve. Ou bien combinaison de réchauffage de nuit (puissance normale)
et réchauffage de jour (puissance supplémentaire).
V.4.2.3.2. Choix en fonction du type de matériau de la cuve interne
Cette cuve peut être fabriquée en différents matériaux qui sont déterminants pour le prix et la qualité
de l’appareil.
• Cuivre rouge
Le cuivre rouge possède une bonne résistance à la corrosion, une bonne conductivité thermique et
une souplesse suffisante pour supporter aisément une dilatation et un retrait constants.
Le matériau est léger; il pose moins de problèmes d’entartrage et jouit d’une réputation de longue
durée de vie. Ces appareils sont équipés d’une résistance sèche logée dans une enveloppe en cuivre
rouge.
Il est déconseillé de raccorder un chauffe-eau à cuve en cuivre à des conduites galvanisées.
tôle galvanisée
laquée et émaillée au four
tuyau de sortie
tube thermostatique
à sonde de température
sonde contenance
cuve en cuivre
isolation
polyuréthane
serpentin avec
thermoélément
plaquette d’identification
tableau de commande
circuit imprimé
• Acier
Les cuves en acier sont généralement recouvertes d’émail. Un appareil à cuve en acier émaillé
constitue une bonne alternative à la cuve en cuivre si l’on tient compte d’un contrôle et d’un entretien plus intensifs. Du fait de la déformation constante de la cuve par dilatation et retrait, le risque de
fissuration dans la couche d’émail n’est pas à écarter. Aux endroits où l’acier pourrait se corroder,
l’anode de sacrifice (une barre de magnésium d’environ 50 cm de long) se sacrifiera et libérera de
petites particules de magnésium afin de colmater les imperfections dans la couche d’émail. Toutefois
la durée de vie de l’anode n’est pas illimitée. Un contrôle périodique est nécessaire. Dans ce type de
cuves, nous trouvons généralement des résistances sèches ou thermoplongeurs.
Attention! En cas de raccordement à un tuyau en cuivre, il est conseillé de placer des raccords
diélectriques ou des manchons électrolytiques sur l’amenée d’eau froide et la sortie d’eau chaude.
73
SOURCE: ARISTON - SCHOTEN
Raccord diélectrique
Ce raccord remplit une triple fonction :
– raccord de jonction,
– garniture isolante contre les courants électriques vagabonds,
– prévient l’électrolyse entre deux matériaux différents. Ce raccord (MF 3/4”) est monté sur l’arrivée
d’eau froide et sur la sortie d’eau chaude du chauffe-eau
74
• Acier inoxydable (Inox)
S’il contient un pourcentage suffisamment élevé de chrome/nickel, l’inox est un excellent matériau
de base. Mais il est coûteux, plus difficile à mettre en œuvre et plus lourd. C’est sans doute pour ces
raisons qu’il n’est pas tellement utilisé.
• Matières synthétiques
Il existe aussi des cuves synthétiques. Du fait de leur construction, elles ne se prêtent qu’aux applications à basse pression. Nous les rencontrons surtout sur les petits appareils de 5 et 10 litres.
Remarque
Le choix de la cuve va plus loin que le choix d’un matériau déterminé. Souvent, on est limité dans
son choix par le matériau choisi pour les canalisations intérieures. Lors de la pose de l’installation
intérieure, il faut que le métal le plus noble suive le métal le moins noble dans le sens de l’écoulement de l’eau. Sinon, une électrolyse se produit et entraîne la corrosion interne et la dégradation de
la cuve.
MISE EN ŒUVRE DE DIFFÉRENTS MÉTAUX DANS UNE INSTALLATION
BON
conduite
eau froide
chauffe-eau
MAUVAIS
conduite
eau chaude
conduite
eau froide
chauffe-eau
conduite
eau chaude
Légende: Fe = fer
Cu = cuivre
Em = émail
V.4.2.3.3. Détermination de la capacité du chauffe-eau
(Voir les tableaux du chapitre V.2.3. Les appareils à accumulation indépendants).
75
V.4.2.4. L’ISOLATION ÉLECTRIQUE
Une partie du coût se traduit dans la sécurité électrique des chauffe-eau à accumulation et plus
particulièrement dans l’isolation électrique de la jaquette et des parties externes contre la pénétration
d’eau.
Ce degré de protection s’exprime par la valeur IPX.
DEGRÉS DE PROTECTION
DES APPAREILS
VALEURS IPX1
Des appareils électriques de même nature peuvent
présenter des différences selon :
– la pénétration de poussière
– la pénétration d’humidité
– la robustesse mécanique.
Les valeurs que l’on accorde à un appareil en ce qui
concerne sa résistance à la pénétration de poussière/
humidité et la résistance mécanique sont exprimées
par le degré (l’indice) de protection ou «valeur IP».
Cet indice de protection est indiqué sur les appareils
par les lettres «IP» suivies d’un, deux ou trois chiffres.
Ces trois chiffres déterminent l’indice X1, X2 et X3.
X1
= Protection contre les contacts avec les pièces
sous tension
Protection contre la pénétration de corps
solides
X2
= Protection contre la pénétration de liquides
X2bis = Protection contre le contact d’éléments sous
tension (facultative)
X3
= Protection contre les dommages mécaniques
(résistance aux chocs)
Parfois, l’indice n’est pas nécessaire (il peut avoir
n’importe quelle valeur) et la protection est indiquée
par la valeur «X» (p. ex. IP22).
Lettre
complémentaire
A
Pour
utilisation
avec X1
0
Essai
Protection
contre les
contacts
avec les pièces
sous tension
X1
CEE
0, 1
Protection contre
les contacts avec
un doigt
C
1, 2
Protection contre
les contacts avec
un outil
D
1, 2, 3
Protection contre
les contacts avec
un fil
Essai
0
Pas de protection
1
Protection contre la
pénétration de corps
solides supérieurs
à 50 mm
2
Protection contre les
contacts des doigts et
contre la pénétration
de corps solides
supérieurs à 12 mm
3
contacts d’outils et
de corps solides
supérieurs à 2,5 mm
4
contacts d’outils fins et
de corps solides
supérieurs à 1 mm
5
Protection totale
contre les contacts
et contre les dépôts
nuisibles
de poussière
6
Protection totale
contre les contacts et
de poussière
contacts avec le dos
de la main
B
Protection contre les contacts avec les pièces sous tension. Protection contre la pénétration de corps solides.
SOURCE: VINCKIER - GENT
76
VALEURS IPX2
X2
VALEURS IPX3
Protection contre la pénétration
de liquides
CEE
X3
Essai
Protection contre les dommages
mécaniques : résistance aux chocs
Essai
Energie
de choc
(J)
Essai
Energie
de choc
(J)
0
Pas de protection
0,5
M = 0,15 kg
h = 0,1 m
0,2
6
M = 1,5 kg
h = 0,27 m
4
1
Chutes verticales
de gouttes d’eau
1
M = 0,15 kg
h = 0,15 m
0,3
7
M = 1,5 kg
h = 0,4 m
6
2
Chutes de gouttes
d’eau (jusqu’à 15°
de la verticale)
1,5
M = 0,15 kg
h = 0,2 m
0,4
8
M = 5 kg
h = 0,2 m
10
3
Chute d’eau en pluie
(jusqu’à 60°
de la verticale)
2
M = 0,15 kg
h = 0,25 m
0,5
9
M = 5 kg
h = 0,4 m
20
4
Projections d’eau
dans n’importe quelle
direction (360°)
3
M = 0,25 kg
h = 0,2 m
0,6
10
M = 15 kg
h = 0,235 m
35
5
Jets d’eau dans n’importe quelle direction
(360°)
4
M = 0,5 kg
h = 0,2 m
1
11
M = 15 kg
h = 0,4 m
60
6
Conditions similaires
à celles existant
sur le pont
d’un navire
5
M = 0,5 kg
h = 0,4 m
2
7
Immersion
8
Immersion
prolongée
Après 10 coups, l’enveloppe
du matériel ne peut pas
présenter de dommage
susceptible de menacer
le degré de protection
spécifié IPX1X2.
SOURCE: VINCKIER - GENT
77
V.4.2.5. LES ZONES DE SÉCURITÉ DANS LES SALLES DE BAINS
LES VOLUMES DANS LES SALLES DE BAINS
0
1
2
3
Volume baignoire
Volume enveloppe
Volume de protection
Volume restant
0,6 m
1
1
2
2
3
3
0,6 m
0
2,25 m
0
0,15 m
1 bis
Vue en plan
Vue de profil
Volume enveloppe et volume de protection de la salle de bains : l’espace d’une salle de bains ou
de douche dans laquelle un chauffe-eau électrique doit être placé est subdivisé en quatre volumes.
Trois d’entre eux concernent les appareils de production d’eau chaude.
V.4.2.5.1. Le volume intérieur de la baignoire (zone 0) – Voir figure
Aucun matériel électrique n’est admis dans le volume «intérieur de la baignoire».
V.4.2.5.2. Le volume enveloppe (zone 1) – Voir figure
Seuls sont admis dans le «volume enveloppe» (zone 1) :
– les canalisations et appareils alimentés à max. 12 V en courant alternatif (sans autre détermination
du degré de protection);
– les chauffe-eau alimentés à la tension du réseau ayant un degré de protection IPX5.
V.4.2.5.3. Le volume de protection (zone 2) - Voir figure
Seuls sont admis dans le «volume de protection» (zone 2) :
– les canalisations et appareils alimentés à max. 25 V (sans autre détermination du degré de
protection;
– les chauffe-eau alimentés à la tension du réseau ayant un degré de protection IPX4.
V.4.2.5.4. Le volume restant (zone 3) - Voir figure
Seuls sont admis dans le volume restant (zone 3) :
– les interrupteurs, les prises murales et les appareils ayant un degré de protection IP21 s’ils sont
apparents;
– tous les appareils encastrés (alimentés à la tension du réseau).
78
V.4.2.6. LA PRESSION DE DISTRIBUTION
Le choix de la pression de distribution est peut-être le plus important pour les chauffe-eau à accumulation, car cet élément conditionne le fonctionnement, la méthode de raccordement, le choix de
la robinetterie et le mode d’évacuation de l’eau d’expansion.
Nous distinguons :
V.4.2.6.1. Le principe du puisage à basse pression
Nous pouvons comparer un appareil à basse pression à une marmite. On remplit le réservoir de la
quantité d’eau froide souhaitée. Ensuite, on enclenche le chauffage. Après le réchauffage, on fait
couler l’eau chaude. Comme cet appareil possède un raccordement à l’air libre, l’eau d’expansion
(et donc également la vapeur) s’échappe par cet orifice.
Application : appareils bouilleurs.
puisage à
basse pression
une seule prise
d’eau
– clapet de retenue
– robinet de remplissage
– robinet d’eau froide
– robinet d’eau chaude
6
5
1
2
3
4
4a
SOURCE: JUNKERS-SERVICO - AARTSELAAR
1.
2.
3.
4.
4a.
4b.
4c.
5.
6.
4b
4c
Résistance
Mélangeur à trois voies
Remplissage
Puisage ECS
Puisage EFS
Trop-plein
Jaquette à double paroi
SOURCE: SIEMENS (ALLEMAGNE)
79
V.4.2.6.2. Le principe de la basse pression
Dans la mesure où l’on utilise la même cuve intérieure, la différence est minime entre les appareils à
accumulation fonctionnant selon le principe de la basse pression et le principe de l’écoulement libre.
À l’heure actuelle, les cuves internes des appareils hors pression sont souvent réalisées en matière
synthétique non sujette à la corrosion. La différence réside dans la manière de les raccorder et dans
leur prix.
Un appareil à accumulation hors pression ne peut desservir que 1 prise d’eau. Ce mode de
raccordement n’est admis que si l’on utilise le mélangeur spécial pour appareils hors pression.
Ce robinet coupe uniquement l’alimentation du chauffe-eau; l’écoulement reste toujours ouvert.
Le chauffe-eau reste toujours rempli d’eau mais il n’est pas sous la pression de la conduite.
Du fait de l’écoulement libre du mélangeur utilisé, le réservoir est toujours en relation avec l’environnement (14). L’eau d’expansion s’évacue par le bec d’écoulement. C’est pourquoi ce bec coule lors
du réchauffage.
La pression de service est de 0 bar.
La température d’écoulement souhaitée pour l’eau chaude sanitaire se règle à l’aide du sélecteur de
température (10), qui ressemble à première vue à une tête de robinet normal.
Si l’on sélectionne l’eau chaude, lorsque l’on ouvre la tête du robinet (11), de l’eau froide est envoyée
dans le stockage (12), expulse l’eau chaude qui sort du robinet hors pression (14).
Si l’on règle le sélecteur de température sur la position «froid», l’eau froide de la canalisation (13)
coulera par le mélangeur lorsqu’on ouvrira le régulateur de débit (11).
La quantité d’eau froide qui afflue dans le stockage ne peut pas excéder la quantité d’eau qui peut
s’écouler par le mélangeur hors pression.
C’est pourquoi on place un limiteur de débit sur l’amenée d’eau froide afin d’éviter la surpression
dans le stockage.
En pratique, il s’agit d’un petit tube en matière synthétique de diamètre réduit qui est placé dans le
raccordement à l’eau froide d’un appareil encastré.
Le puisage proprement dit s’effectue par le régulateur de débit (11).
Application :
Petits chauffe-eau de 5 l à 15 l dans la cuisine (au-dessus ou au-dessous de l’évier) ou sous le lavabo
dans les toilettes ou la chambre à coucher.
Constitue parfois une solution pour décentraliser.
Le grand avantage de ces appareils est qu’en cas de fuite, seul le contenu peut s’écouler (dégâts
des eaux limités en cas d’absence).
basse pression
80
une seule prise d’eau
– mélangeur spécial
basse pression
11
10
1
2
3
4
12
5
6
13
7
14
8
9
1
2
3
4
5
6
7
Robinet d’arrêt avec limitation de débit
Écoulement libre (ECS)
Isolation
Réservoir
Entrée d’eau froide
Résistance de chauffe
8
9
10
11
12
13
14
Thermostat
Bouton sélecteur de température
Robinet de débit
Alimentation du chauffe-eau en eau froide
Entrée d’eau froide
Conduite d’eau chaude
SOURCE : SIEMENS (ALLEMAGNE)
eau chaude
eau froide
tuyau de sortie
thermostat
bouton de réglage
isolation
(polyuréthane)
tube thermostatique
cuve en cuivre
conduit d’admission
élément de chauffage
plastique résistant
aux chocs
cordon de raccordement
SOURCE: DAALDEROP (PAYS-BAS)
81
V.4.2.6.3. Le principe de la pression d’eau
Dans cette configuration, le chauffe-eau est toujours sous pleine pression d’eau. Il n’a donc pas de
connexion ouverte vers l’extérieur.
On prélève de l’eau chaude en ouvrant la sortie d’eau chaude de l’appareil.
Comme il s’agit d’un réservoir fermé, la température risquerait de s’élever dangereusement
pendant le réchauffage. C’est pourquoi on
place, sur le raccordement du chauffe-eau à
l’eau froide, un groupe de sécurité qui coule
goutte à goutte.
Ce groupe de sécurité comprend :
• un clapet de retenue,
• une soupape de surpression réglée à 7 bars,
• un robinet de vidange,
• un robinet de contrôle.
1
2
3
4
5
6-7
8
9
10
11
12
Jaquette
Isolation
Acier émaillé
Résistance
de chauffe
Thermostat
Arrivée d’eau
froide avec robinet
d’arrêt et clapet
de retenue
Points de puisage
Sortie ECS
Sélecteur de
température
Anode de sacrifice
(magnésium)
Tuyau de
8
trop-plein
12
1
2
3
11
4
10
9
5
6
7
Cette configuration permet l’utilisation de plusieurs prises d’eau. La pression de service
du groupe de sécurité doit être conforme aux
prescriptions du fabricant. La sortie de l’eau
d’expansion doit se faire par un petit entonnoir
ou, en tout cas, il faut raccorder une coupure
visible de 2 cm via un siphon sur la conduite
d’évacuation.
À l’intérieur du groupe, un clapet de retenue doit
empêcher l’eau d’expansion de refluer dans la
conduite d’eau froide.
Application:
• approvisionnement en eau chaude de toute
une habitation avec libre choix de toutes
sortes de robinets,
• en cas de décentralisation, un petit chauffeeau sous pression offre davantage de choix
en matière de robinetterie et il n’y a pas de
robinet «qui goutte» comme les appareils
basse pression.
SOURCE: SIEMENS (ALLEMAGNE)
appareil
sous pression
82
plusieurs prises d’eau
groupe de sécurité
obligatoire:
– robinet d’arrêt
– soupape de surpression
– robinet de vidange
– robinet de contrôle
mélangeur
au choix
• Le groupe de sécurité
Le groupe de sécurité a pour tâche d’éviter la surpression dans l’appareil de production d’eau
chaude.
Il fonctionne comme suit.
Un robinet d’arrêt est maintenu en position fermée par une membrane dans la boîte à eau, sous une
tension de pression prédéfinie. Lorsque la pression interne de la cuve, et donc de la boîte à eau qui
y est raccordée, dépasse la valeur prédéfinie, la membrane est comprimée vers le haut et entraîne
le robinet d’arrêt. L’excès de pression s’écoule sous la forme d’eau (eau d’expansion).
La pression prédéfinie se situe généralement entre 7 et 8 bars. La plupart des appareils de production
d’eau chaude supportent aisément cette pression, qui est supérieure aux pressions nominales des
canalisations d’eau.
Il faut contrôler chaque mois si le groupe de sécurité se vidange bien (PURGER).
En règle générale, le groupe de sécurité
comprend également :
• un robinet d’arrêt afin de pouvoir couper l’arrivée d’eau dans l’appareil;
• un clapet de retenue afin d’éviter que
de l’eau reflue dans la canalisation
d’eau froide;
• un robinet de contrôle afin de pouvoir
vérifier le bon fonctionnement du clapet de retenue;
• un dispositif de puisage afin de pouvoir
vidanger l’appareil.
plombage
soupape
d’échappement
soupape
d’échappement
joint de garniture
en fibres
manchon
filetage femelle 1/2”
clapet
antiretour
intégré
vis de contrôle
pour clapet
antiretour
poignée du robinet
d’arrêt
nipple d’évacuation
eau d’expansion
entonnoir
avec siphon
amenée d’eau froide
filetage mâle 1/2”
anneau de
serrage
écrou de
serrage
raccord à
compression
SOURCE: RENOVA BULEX - BRUXELLES
83
• Le vase d’expansion sanitaire
Il faut toujours placer une soupape de surpression sur la conduite d’amenée de l’eau froide pour
les chauffe-eau électriques comme pour tous les autres chauffe-eau à accumulation sous pression
d’eau.
Cette protection a le désavantage de rejeter
environ 4 % du contenu de la cuve pendant le
réchauffage. Un inconvénient supplémentaire est
que quand cet appareil est placé dans une cave,
donc sous le niveau de l’égout de la maison, on
peut recueillir l’eau d’expansion, mais on ne peut
pas la laisser s’écouler.
Le vase d’expansion sanitaire offre ici une solution qui permet l’expansion sans déverser d’eau
de dilatation.
Rez-de-chaussée
Cave
Soupape de surpression
Robinet d’arrêt
Clapet antiretour
Mais on peut aussi résoudre ce problème en
plaçant une soupape de sécurité au-dessus du
niveau de l’égout.
Robinet de décharge
Ne pas monter de robinet d’arrêt ou
de clapet antiretour entre le chauffeeau et la soupape de surpression
Le vase d’expansion sanitaire est également placé sur le raccordement à l’eau froide du chauffe-eau
à accumulation, entre la soupape de surpression et le chauffe-eau proprement dit.
La combinaison d’entrée que nous utilisons ici est fixe et entre donc uniquement en service lorsque
le vase d’expansion est défaillant. La dilatation est absorbée par un gaz qui se trouve autour du
soufflet d’eau.
Il est important que l’eau potable soit recueillie dans un soufflet en butyle et n’entre donc jamais en
contact avec la paroi du vase ou avec le gaz qui l’entoure.
Il existe, pour les grandes installations, des vases d’expansion sanitaires à deux raccordements.
Ces vases présentent l’avantage que l’eau s’écoule dans le soufflet à chaque puisage et qu’il n’y a
donc jamais d’eau stagnante ou d’accumulation de particules flottantes telles que des bavures, des
résidus de matériau d’étanchéité, etc.
Le vase proprement dit doit également satisfaire à une série d’exigences. Le vase d’expansion doit
convenir pour l’utilisation d’eau potable.
En ce qui concerne le choix du vase d’expansion sanitaire, il est conseillé de consulter la documentation technique du fabricant. La
pression régnant dans la conduite
d’eau et la contenance du réservoir
d’eau chaude sont les deux paramètres qui déterminent la contenance du vase.
Attention
– Un vase d’expansion pour CC
ne convient pas pour les applications sanitaires,
– En cas d’utilisation de vases
d’expansion, le groupe de sécurité doit être contrôlé chaque
mois.
84
V.4.2.6.4. Le chauffe-eau à sonde
Contenu
Réchauffage
Le chauffe-eau à accumulation à sonde représente une variante ou une nouvelle évolution. Ce
chauffe-eau est conçu pour utiliser le tarif électrique économique, du type tarif bihoraire, sur lequel
le commutateur préférentiel est superflu.
Les possibilités de ce tarif bon marché sont exploitées de manière optimale.
• Le réchauffage principal s’effectue la nuit, à tarif réduit. La température min. réglable est de 60 °C.
On évite ainsi l’apparition de bactéries de legionella.
• S’il le faut, on peut effectuer un réchauffage supplémentaire au tarif de jour, au choix (45 °C, 65 °C,
85 °C).
• La contenance en eau chaude du chauffe-eau est visualisée par des diodes lumineuses.
• Une unité de calcul intégrée diffère le moment du réchauffage. Ainsi, d’une part, le réseau ne
souffre pas d’une charge de pointe vers 22.00 heures et, d’autre part, l’eau réchauffée plus tard
restera chaude plus longtemps.
Contenu
1 Indicateur de quantité d’eau
2 Indicateur de réchauffage
3 Réglage de la température de jour
Réchauffage
1
2
4 Réglage de la température de nuit
3
4
85
V.4.3. APPAREILS AU GAZ À ACCUMULATION
Les chauffe-eau au gaz sont des appareils de confort
par excellence. Ici encore, une provision d’eau chaude
est stockée dans une cuve bien isolée.
Il n’y a donc aucun problème pour disposer d’une
quantité d’eau relativement importante à température
constante, ce qui simplifie d’emblée le choix de la robinetterie.
L’alimentation de douchettes latérales pose encore
moins problème, en cas de dimensionnement correct.
Il est également important que presque tous les appareils soient déjà équipés d’un raccordement de retour
pour faire circuler l’eau chaude sanitaire.
Cette caractéristique constitue également un facteur de
confort.
Les appareils les plus récents sont préréglés sur 60 °C
afin d’éviter, d’une part, un entartrage excessif de la
cuve et, d’autre part, la prolifération de bactéries.
Ces chauffe-eau à accumulation ont cependant une
grande perte d’arrêt à cause du tuyau d’évacuation des
gaz de combustion qui les traverse.
En raison de leur structure, ces chauffe-eau sont sensibles à l’entartrage.
SOURCE: VAILLANT (ALLEMAGNE)
V.4.3.2. FONCTIONNEMENT
Le ballon interne émaillé est toujours sous la pression de la conduite d’eau. Un brûleur atmosphérique au gaz, réglé par thermostat, assure le réchauffage. La gaine des gaz de combustion passant
par le centre de la cuve fait office d’échangeur de chaleur. Une bande tourbillonnaire (turbulateur),
installée dans la gaine des gaz de combustion, agrandit la surface d’échange de chaleur et freine
la force ascensionnelle des gaz brûlés, si bien que ceux-ci peuvent restituer plus longtemps leur
chaleur, ce qui améliore en fin de compte le rendement thermique.
86
V.4.3.3. DÉTERMINATION DE LA CAPACITÉ DU CHAUFFE-EAU
(Voir tableaux Chapitre V.2.3. Les appareils à accumulation indépendants)
À une puissance de 6 à 9 kW, le réchauffage est plus rapide qu’avec un chauffe-eau électrique
(2 à 3 kW). La capacité du chauffe-eau au gaz peut donc être relativement plus petite. Le besoin
de chaleur ne dépend, en effet, pas de la forme d’énergie choisie mais des souhaits du client.
Un avantage important du chauffe-eau au gaz est que le combustible a le même prix jour et nuit,
et que le réchauffage supplémentaire ne pose aucun problème en ce qui concerne le prix du combustible.
V.4.3.4. BALLON INTERNE
Comme nous l’avons dit, les chauffe-eau à accumulation au gaz sont équipés d’une cuve en tôle
émaillée.
Ces appareils sont également pourvus d’une anode de sacrifice en magnésium. Cette anode en
magnésium doit être contrôlée chaque année. Son remplacement et son contrôle sont un peu plus
faciles qu’avec un chauffe-eau électrique à accumulation car l’anode de sacrifice est accessible par
le haut. Au contraire des appareils électriques, il ne faut donc pas vidanger le contenu de la cuve
pour remplacer l’anode de sacrifice.
V.4.3.5. INSTALLATION
Ces appareils de préparation d’eau chaude sont régis par les mêmes règles que tous les autres
appareils ménagers au gaz. Cela veut dire : une grille d’arrivée d’air comburant ayant une surface
d’au moins 150 cm2 dans le bas du local, une bonne cheminée pour l’évacuation des gaz brûlés. On
équipera l’amenée de gaz d’un robinet d’arrêt d’un type agréé suivi par un raccord. Ces appareils sont
également protégés par un thermocouple pour l’amenée de gaz et par un coupe-tirage antirefouleur
pour les gaz de combustion.
V.4.3.6. PRESSION D’EAU
Étant donné leur grande contenance, ces appareils sont prévus pour produire de grandes quantités
d’eau chaude. Il va de soi que l’on a affaire à des appareils sous pression qui permettent de brancher
plusieurs prises d’eau. Une combinaison d’entrée (groupe de sécurité) est donc toujours prévue sur
la conduite d’eau froide. Elle comprend :
• une soupape de surpression réglée à 6 bars,
• un clapet antiretour,
• un robinet de contrôle,
• un robinet de vidange faisant office de reniflard.
Comme la conduite de remplissage se trouve toujours dans le haut, la présence d’un robinet de
vidange a peu d’utilité. Les fabricants prévoient donc une possibilité de vidange au point le plus bas
de la cuve pour éliminer le tartre qui s’est éventuellement formé dans la cuve. Le robinet de vidange
situé dans la combinaison d’entrée fait ainsi office de reniflard.
87
V.4.4. APPAREILS À ACCUMULATION CHAUFFÉS INDIRECTEMENT
V.4.4.1. INTRODUCTION
Ce chauffe-eau est équipé d’un échangeur de chaleur et est réchauffé par la chaudière de chauffage
central.
On distingue ici les appareils verticaux et les appareils horizontaux.
Horizontal
Vertical
SOURCE: VIESSMANN (ALLEMAGNE)
SOURCE: VIESSMANN (ALLEMAGNE)
• La température de l’eau de la chaudière de chauffage central doit toujours être supérieure à la
température demandée pour l’eau chaude sanitaire.
• L’amenée d’eau de chauffage et donc le réglage de la température de l’eau chaude sanitaire
peuvent se faire par un robinet à trois voies en combinaison avec le circulateur de la chaudière
ou un circulateur supplémentaire dans le circuit de chauffage; ces circulateurs sont commandés
par un réglage électronique.
P
I T
O
P
Réglage de l’ECS au moyen d’un circulateur.
Circuit d’ECS actif.
88
I T
O
Réglage de l’ECS au moyen d’un robinet à trois voies.
Circuit CC actif.
P
I T
O
Réglage de l’ECS au moyen d’un robinet à trois voies.
Circuit d’ECS actif.
Réglage de l’ECS au moyen d’un circulateur.
Circuit CC actif.
• Pour certaines applications, il est possible d’utiliser de la vapeur ou de l’eau chaude au lieu de
l’eau de chauffage.
• Voir aussi la remarque concernant la protection au chapitre V.2.6.1.
V.4.4.2. APPAREIL À ACCUMULATION À DOUBLE PAROI
Cet appareil se compose essentiellement :
• d’une cuve contenant l’ECS
(eau chaude sanitaire), équipée des points de raccordement nécessaires et parfois
d’une trappe de visite;
• d’une jaquette d’acier dans
laquelle s’écoule l’eau de
chauffage et qui est fixée
autour du chauffe-eau sanitaire;
• d’une couche d’isolation, protégée par une jaquette métallique ou synthétique.
arrivée CC
retour vers CC
eau chaude
sanitaire
eau
froide
sanitaire
Appareil à accumulation à double paroi
arrivée CC
retour vers CC
eau chaude
sanitaire
Ce système possède une variante : le système cuve-en-cuve
dans lequel le boiler baigne
entièrement dans l’eau de chauffage.
eau
froide
sanitaire
Système cuve-en-cuve
89
V.4.4.3. APPAREIL À ACCUMULATION À SERPENTIN DE CHAUFFAGE
Cet appareil comprend les éléments
suivants :
Appareil à accumulation à serpentin de chauffage
sortie
eau chaude
• une cuve contenant l’ECS (eau chaude sanitaire), équipée des points de
raccordement nécessaires et parfois
d’une trappe de visite;
• un serpentin de CC incorporé dans la
cuve;
entrée
eau froide
entrée CC
• une enveloppe isolante, finie avec une
jaquette métallique ou synthétique.
retour vers CC
L’élément chauffant est placé dans le
bas de l’appareil à accumulation afin de
procurer un réchauffage optimal
V.4.4.4. APPAREIL À ACCUMULATION À SERPENTIN DE PUISAGE
Cet appareil se compose :
Appareil à accumulation à serpentin de puisage
entrée eau de CC
eau chaude
sanitaire
entrée
eau froide
sanitaire
retour vers CC
90
• d’une cuve contenant l’eau de CC;
• un serpentin de puisage sanitaire
incorporé dans la cuve de CC;
• une enveloppe isolante.
V.4.4.5. APPAREILS À ACCUMULATION COMBINÉS (MIXTES)
Cet appareil peut produire de l’eau chaude de deux manières :
• via un échangeur de chaleur (à double paroi ou à serpentin),
• via la résistance électrique incorporée.
Appareil à accumulation à serpentin de chauffage
sortie
eau chaude
Lorsque le chauffage central est hors
service durant les mois d’été, l’eau sanitaire est chauffée à l’électricité, éventuellement au tarif bihoraire.
entrée CC
entrée
eau froide
retour vers CC
résistance électrique
91
V.5. CLASSIFICATION DES APPAREILS AU GAZ SELON LEUR ALIMENTATION EN AIR ET L’ÉVACUATION DES GAZ DE COMBUSTION
Le CEN (Comité Européen de Normalisation) a enregistré une nouvelle classification européenne
pour les appareils au gaz.
Cette classification est indiquée, p. ex. par
B 1 1 BS
– Une première lettre code A, B ou C.
– La lettre est suivie par 1 ou 2 chiffres codes.
– Le chiffre est éventuellement suivi d’une deuxième lettre code composée de 2 lettres.
V.5.1. EXPLICATION DU 1er CODE ALPHABÉTIQUE p. ex. B
1 1 BS
Les appareils désignés par la lettre :
A: ne sont pas raccordés à un conduit d’évacuation des gaz de combustion vers l’air extérieur.
Ils prélèvent l’air comburant dans le local où ils sont installés et rejettent leurs gaz de combustion dans le même local.
B: sont raccordés à un conduit d’évacuation des gaz de combustion via la cheminée vers l’air
extérieur.
Ils prélèvent l’air comburant dans le local où ils sont installés.
C: sont des appareils étanches avec conduits horizontaux ou verticaux d’évacuation des gaz de
combustion vers l’extérieur.
Ils prélèvent l’air comburant à l’extérieur du local où ils sont installés (à l’extérieur ou dans un
local adjacent).
V.5.2. EXPLICATION DU 1er CHIFFRE DU CODE CHIFFRÉ p. ex. B 1 1 BS
(Comment s’effectuent l’alimentation en air et l’évacuation des gaz de combustion?)
– Appareils de type «B» : 1 : il y a un coupe-tirage antirefouleur dans le circuit des gaz de combustion;
2 : il n’y a pas de coupe-tirage antirefouleur dans le circuit des gaz de
combustion.
– Appareils de type «C» : 1 :
2:
3:
4:
amenée et évacuation horizontales; appareil à évacuation en façade;
amenée et évacuation par un conduit continu commun;
amenée et évacuation verticales, par le toit;
amenée et évacuation par un conduit commun séparé :
(CLV : Combinaison de l’alimentation en air et des gaz de combustion),
(LAS : Luftabgassystem), (3CE);
5 : l’amenée et l’évacuation sont en liaison avec des zones différentes
de pression du bâtiment;
6 et 7: voir tableau (interdit en Belgique).
92
V.5.3. EXPLICATION DU 2ème CHIFFRE DU CODE CHIFFRÉ p. ex. B 1 1 BS
(L’appareil est-il ou non équipé d’un ventilateur dans le circuit d’évacuation des gaz de combustion
et/ou de l’alimentation en air?)
1 : il n’y a pas de ventilateur.
2 : il y a un ventilateur après la chambre de combustion (en dépression).
3 : il y a un ventilateur avant la chambre de combustion (en surpression).
4 : il y a un ventilateur avant et après la chambre de combustion.
V.5.4. EXPLICATION DU 2ème CODE ALPHABÉTIQUE p. ex. B 1 1 BS
(Ce code (2 lettres) indique que l’appareil est équipé de dispositifs de protection supplémentaires).
Actuellement, il existe 3 possibilités :
AS: il y a un contrôle d’atmosphère sur l’appareil;
BS: il y a un contrôle d’évacuation des gaz de combustion sur l’appareil (TTB);
CS: comme BS, mais pour les appareils raccordés à une installation VMC-gaz
(Ventilation mécanique contrôlée-gaz).
93
V.5.5. TABLEAU RÉCAPITULATIF DES TYPES D’APPAREILS
(Extrait de la norme NBN-D51-003)
▼ ▼ ▼
Les types des appareils sont indiqués par une lettre (A, B, C), suivie de 2 chiffres.
Dans le tableau ci-dessous, le
1er chiffre est représenté par la lettre «n»,
2ème chiffre est représenté par la lettre «m».
voir B 1 m
voir B n 1
Exemple:
B 1 1 BS
Types
Chambre de combustion
par rapport au local
Amenée
d’air
A
en communication
dans
le local
A A AS
dans
le local
Évacuation
des gaz
de combustion
dans le local
avec coupe-tirage antirefouleur
à l’extérieur
par un conduit
d’évacuation
sans coupe-tirage antirefouleur
attention : l’installation d’appareils
de type B21 est interdite
B 2m
dans
le local
Bn1
en communication
à tirage naturel
à l’extérieur
par un conduit
d’évacuation
avec ventilateur en aval de la
chambre de combustion (chambre
de combustion en dépression)
B Bn3
avec ventilateur en amont de la
chambre de combustion (chambre
de combustion en surpression)
Bn4
94
Conduits d’alimentation en air
et d’évacuation des gaz
de combustion
– en communication
– avec contrôle
d’atmosphère
B 1m
Bn2
voir B n m BS
avec ventilateur en amont et en
aval de la chambre de combustion,
attention : l’installation d’appareils
B14 et B24 est interdite
BnmAS
avec contrôle
d’atmosphère
BnmBS
avec protection de
l’évacuation des gaz
de combustion (TTB)
BnmCS
avec dispositif de
sécurité sur l’évacuation
des gaz de combustion
(TTB et contrôle de
ventilateur) pour raccordement à une VMC-gaz
dans
le local
à l’extérieur
par un conduit
d’évacuation
Types
Chambre de combustion Amenée
par rapport au local
d’air à
l’air libre
Conduits d’alimentation en air
et évacuation des gaz de combustion
Évacuation
des gaz de
combustion
à l’air libre
sur paroi
verticale
avec conduits horizontaux dont
le terminal est placé à l’extérieur
du bâtiment sur une paroi verticale
sur paroi
verticale
C1m
C2m
avec conduits horizontaux
raccordés à un système continu
commun (pas d’application
en Belgique)
au-dessus avec conduits verticaux dont le
au-dessus
du toit
terminal débouche au-dessus du toit du toit
C3m
C4m
C C5m
étanche
appareil destiné à être raccordé à
des conduits verticaux séparés
Remarque : l’installation d’appareils
C41(= sans ventilateur) est interdite.
– sous certaines conditions, un
appareil du type C42 (ou C43) peut
être utilisé comme un appareil
de type B22 (ou B23) : raccordé
à une cheminée.
sur paroi
verticale
C6m
C7m
avec conduits d’amenée et
sur paroi
d’évacuation séparés pouvant être
verticale
placés dans des parois extérieures
(zones de pression) différentes.
C51 (= sans ventilateur)
est interdite.
appareil livré sans conduits
C6 est interdite.
dans le
grenier
avec conduits verticaux
au-dessus
Remarque : l’installation d’appareils du toit
C7 est interdite.
Cn1
appareil à tirage naturel
Cn2
appareil avec ventilateur en aval
de la chambre de combustion
Cn3
appareil avec ventilateur en amont
de la chambre de combustion
95
V.5.6. DESCRIPTION ILLUSTRÉE DES TYPES D’APPAREILS
V.5.6.1. APPAREILS DE TYPE A
Type AAS
Appareil non raccordé à un conduit d’évacuation et doté d’un contrôle d’atmosphère.
AAS
Il s’agit des chauffe-eau de cuisine de 5 litres/min.
Les appareils de production instantanée de type A sans contrôle d’atmosphère ne sont plus en vente.
Le chauffe-eau de cuisine est conçu pour produire de petites quantités d’eau chaude. Il se prête
uniquement à une utilisation intermittente de 10 minutes maximum par demi-heure.
• Sécurité !
Comme ces appareils représentent un grand danger s’ils sont placés en dépit des règles de l’art,
quelques règles spéciales s’appliquent à leur installation.
1. Un appareil de 5 l/min. de type AAS ne peut jamais être utilisé pour alimenter en eau chaude une
baignoire, une baignoire-sabot ou une douche.
2. Toujours prévoir une ouverture d’amenée d’air d’au moins 150 cm2.
3. Si le chauffe-eau de cuisine est installé dans un local dont le volume est inférieur à 8 m3, on
prévoira une ouverture d’amenée d’air de 150 cm2 et une ouverture d’aération haute de 150 cm2
raccordée à l’air extérieur.
4. Si le chauffe-eau de cuisine est installé dans une pièce contenant une baignoire, une douche
ou un cabinet de toilette, la pièce doit avoir un volume supérieur à 12 m3 et être équipée d’une
ouverture d’amenée d’air de 150 cm2 et d’une aération haute de min. 150 cm2 raccordée à l’air
extérieur.
96
• Remplacement d’un chauffe-eau de cuisine
Un ancien chauffe-eau de cuisine desservant une douche ne peut être remplacé que par un chauffeeau de cuisine de type AAS, pour autant que :
– aucun raccordement à une cheminée ne soit possible;
– le volume du local soit supérieur à 12 m3;
– il y ait une aération basse et une aération haute de 150 cm2 au moins chacune.
L’aération haute doit être raccordée directement à l’air extérieur.
Cette disposition s’applique uniquement à une douche mais jamais à une grande baignoire ou à une
baignoire-sabot.
Cette exception n’est d’application que si toutes les conditions sont remplies.
Si les conditions susmentionnées ne sont pas remplies, il faut placer un autre type
d’appareil (type B ou type C).
• Contrôle d’atmosphère
Lorsque les conditions de sécurité ne sont quand même pas tout à fait optimales et qu’il y a un
risque de formation du dangereux gaz CO, le fabricant prévient ce danger en dotant les appareils
d’un contrôle d’atmosphère.
Cette protection diffère d’une marque à l’autre mais elle a chaque fois comme but de mettre immédiatement l’appareil hors service s’il y a un risque de formation de CO.
L’appareil doit toujours être remis en service manuellement.
97
– Contrôle d’atmosphère avec prise d’air primaire au-dessus du bloc à ailettes
Le contrôle d’atmosphère peut se résumer à une simple prise d’air primaire débouchant au-dessus
de la chambre de combustion et raccordée à l’entrée d’air du brûleur de la veilleuse.
Si le brûleur ou le bloc à ailettes sont trop encrassés, ou
en cas de manque d’oxygène dans le local, la veilleuse
s’éteindra.
98
– Contrôle d’atmosphère avec prise d’air primaire sous le bloc à ailettes
Cette protection est combinée avec un brûleur de veilleuse spécial. Si des impuretés s’accumulent
entre les lamelles du bloc à ailettes, le passage des gaz de combustion est entravé. Il en résulte une
surpression dans la chambre de combustion et les gaz s’échappent par le bas de l’appareil.
La température augmentant dans la chambre de combustion et la combustion étant incomplète, du
CO se forme.
La protection avec prise d’air primaire sous le bloc à ailettes détecte l’encrassement.
La prise d’air primaire est montée sur le côté du corps de chauffe, à un endroit où la pression est
égale à la pression de l’air en cas de fonctionnement normal. De ce fait, il n’y a pas de circulation
d’air dans la prise d’air primaire. En cas d’encrassement du bloc à ailettes, une surpression se crée
et les gaz brûlés s’échappent par la prise d’air.
La prise d’air débouche à hauteur du brûleur de la veilleuse.
De la sorte, la veilleuse reçoit trop peu d’oxygène et s’éteint.
SOURCE:
RENOVA BULEX BRUXELLES
La vitesse de propagation d’une flamme dépend de la composition de l’air nécessaire pour la combustion.
Si l’air ambiant est pollué, la vitesse de la flamme diminue et la veilleuse décolle. Le thermocouple
n’est plus chauffé et l’appareil se met en sécurité.
Il faut remarquer à cet égard que la construction du thermocouple diffère du thermocouple classique.
Le thermocouple est formé par une palette du brûleur de la veilleuse raccordée par une soudure
chaude à du constantan, puis à une soudure froide et à du cuivre.
Dans les cas normaux, la
flamme lèche la palette.
En cas d’encrassement,
Air vicié
Soudure chaude
elle se décolle et l’appareil
se met en sécurité.
Constantan
Palette
Soudure froide
Thermocouple
Gicleur
Cuivre
99
– Contrôle d’atmosphère avec contact thermique
Certains appareils sont équipés d’un contact thermique, le «Klixon» qui est monté sur la chambre de
combustion. Ce dispositif mesure la température pendant la combustion.
fermé
ouvert
Une mauvaise combustion provoque la création de gaz de combustion nocifs plus lourds que l’air.
Les gaz de combustion peuvent difficilement monter dans l’appareil pour en sortir et la température
monte exagérément dans la chambre de combustion (environ 153 °C).
Le contact thermique est un système de protection qui coupe un circuit électrique si la température
monte trop haut.
Dans ce cas, le contact thermique coupera le circuit du thermocouple et la soupape électromagnétique se fermera.
Le contact thermique se refermera quand il sera refroidi mais l’appareil devra être remis en service
manuellement.
V.5.6.2. APPAREILS DE TYPE B
Un appareil de production instantanée de type B est un
appareil raccordé à un conduit d’évacuation des gaz de
fumée.
Il prélève son air comburant dans le local où il est installé.
On peut établir une subdivision parmi les appareils de
type B.
Les principaux sont :
V.5.6.2.1. Type B11
Il s’agit d’un appareil sans ventilateur et équipé d’un
coupe-tirage antirefouleur, sans protection des gaz de
combustion.
Les appareils de production instantanée de type B11 ne
peuvent plus être placés ! (depuis janvier 1996).
100
B11
V.5.6.2.2. Type B11AS
B11AS
Le chauffe-eau de cuisine de 5 litres/min. existe
également avec raccordement à une cheminée
(appareil de type B).
Comme le contrôle d’atmosphère reste obligatoire, l’appareil reçoit également l’indice supplémentaire «AS». Nous avons donc un appareil de
type B11AS.
Appareil de 5 l/min. avec raccordement à une cheminée et contrôle d’atmosphère de type B11AS.
V.5.6.2.3. Type B11BS
Les appareils ayant un débit plus important
(10, 13 et 16 l/min.) sont équipés d’un dispositif
de contrôle de l’évacuation des gaz de combustion (TTB).
Ces appareils reçoivent l’indice supplémentaire
BS.
B11BS
Nous avons donc un appareil de type B11BS.
101
• Protection thermique antirefoulement (TTB) (1)
Cette protection est obligatoire partout depuis janvier 1996.
Cette protection vérifie si les gaz de combustion
sont bien évacués à la sortie de l’appareil (sur
le coupe-tirage antirefouleur) et veille à mettre
l’appareil hors service en cas de refoulement
des gaz de combustion.
Le fonctionnement d’un TTB peut différer d’une
marque à l’autre mais il repose toujours sur le
principe de la mesure de la température à la
hauteur du coupe-tirage antirefouleur.
Si cette température est trop élevée, l’appareil
est mis hors service et doit être remis en service
manuellement.
Fonctionnement de la protection thermique
antirefoulement BS (TTB)
46
16
40
10
7
L’élément sensible (46) incorporé dans le
coupe-tirage de la protection antirefoulement
BS (TTB) interrompt le courant thermoélectrique
de la veilleuse (16) à l’aide de son contact électrique (40) en cas de problèmes de cheminée
ou de refoulement. Une fois l’amenée de gaz
fermée par la soupape de sécurité (7), l’appareil
se met en sécurité. Après quelques instants, le
contact électrique (40) se referme automatiquement et on peut remettre l’appareil en service en
rallumant la veilleuse (16) à l’aide du bouton de
commande (10).
La plupart des problèmes sont liés à un mauvais
fonctionnement de la cheminée.
C’est pourquoi il faut toujours contrôler le tirage
de la cheminée et, au besoin, l’améliorer.
Généralement, il est possible d’améliorer une
mauvaise cheminée existante en y introduisant
un tuyau flexible. Ces flexibles sont formés
d’une seule pièce; ils sont lisses à l’intérieur et
sont spécialement conçus à cet effet.
L’espace entre la cheminée existante et le tuyau
rond peut être comblé avec un isolant spécial.
(1) Parfois appelé «Sécurité Refoulement Cheminée» (SRC).
102
• Exigences imposées à une bonne cheminée
• Les conduits ronds à paroi interne lisse ont la préférence.
• Le diamètre de la cheminée ne peut jamais être plus étroit que celui de l’orifice d’évacuation de
l’appareil.
• Si la cheminée est un conduit collectif auquel sont reliés plusieurs appareils, son diamètre doit
être calculé en fonction de la puissance totale raccordée.
• La section ne peut pas être trop grande car la cheminée se réchaufferait trop lentement et le tirage
ne serait pas suffisant pour assurer une bonne évacuation des gaz de combustion.
La cheminée doit être aussi verticale que possible, sans coudes ni parties horizontales (max.
2 coudes de 90°). (Partie horizontale = 1/4 de la hauteur de la cheminée, avec un max. de 1,5 m).
• La cheminée doit avoir une bonne isolation thermique de manière à ce qu’elle arrive rapidement
à température et que les gaz de combustion ne refroidissent pas trop.
• La cheminée ne peut pas être équipée d’un clapet de fermeture ou de réglage.
• La cheminée doit dépasser suffisamment du toit (en dehors des zones de pression).
• L’endroit où doit déboucher une cheminée est prescrit dans la norme NBN B61-001.
• On commencera toujours par monter un tuyau de raccordement vertical de 50 cm min. sur
l’appareil.
• Les tuyaux qui débouchent à l’extérieur : – de 1,5 m à 3 m doivent avoir une double paroi;
– à partir de 3 m doivent être isolés.
• La hauteur de la cheminée entre l’appareil et la sortie de la cheminée = min. 2 m.
V.5.6.2.4. Type B11CS
Appareil du type B1 sans ventilateur, avec contrôle de l’évacuation des gaz de combustion et
contrôle du ventilateur pour raccordement sur
VMC-gaz.
B11CS
103
• Aspiration mécanique
– Système individuel
Dans certains cas, il est impossible de construire une cheminée correcte ou il n’y a pas de bonne
cheminée à l’endroit où l’appareil doit être installé.
L’évacuation des gaz de combustion peut alors s’effectuer par un procédé mécanique.
Pour des raisons de sécurité, l’appareil ne peut fonctionner que si le tirage est suffisant.
Les types B11BS et B11CS répondent à cette exigence si un seul appareil est raccordé sur cette cheminée.
– Systèmes collectifs
→ VMC-gaz (Ventilation Mécanique Contrôlée)
Le bâtiment est équipé d’une ventilation à commande mécanique qui évacue les gaz de combustion et l’air vicié par le même conduit collectif.
Le système doit être calculé de manière spécifique.
Une prescription importante en matière de sécurité : les appareils doivent être équipés d’usine
des accessoires nécessaires; ils ne peuvent pas s’allumer si le ventilateur commun ne fonctionne
pas. Ce contrôle s’effectue au moyen d’un pressostat installé sur le ventilateur collectif.
Les appareils du type B11CS répondent à cette exigence, mais les appareils du type B11BS n’y
répondent pas parce que leur TTB réagit plus lentement.
TIRAGE
MÉCANIQUE
INDIVIDUEL PAR
ASPIRATEUR
CENTRIFUGE
SYSTÈME VCM-GAZ
Extracteur
1 Moteur
2. Ventilateur
centrifuge
3. Cheminée
4. Appareil
au gaz
de type B11BS
Appareil
de type B11CS
SOURCE: ARGB - LINKEBEEK
SOURCE: ARGB - LINKEBEEK
→ Évacuation mécanique
Si le conduit collectif d’évacuation des gaz de combustion du bâtiment est équipé d’un extracteur,
on peut raccorder les mêmes appareils qu’avec une installation VMC-gaz.
• Les appareils de type B2 (B21, B22 et B23) sont interdits en Belgique.
104
V.5.6.3. APPAREILS DE TYPE C
V.5.6.3.1. Type C1
Appareil de type C avec un conduit d’amenée d’air et un autre pour l’évacuation des gaz de combustion, tous deux horizontaux et dont l’extrémité débouche à l’extérieur du bâtiment sur une même
paroi verticale (appareil avec «évacuation en façade»).
• Appareil de type C11
C11
Il s’agit des appareils dits «à ventouse».
L’appareil à chambre de combustion
étanche est équipé d’un dispositif spécial
permettant, d’une part, l’amenée d’air
extérieur vers le brûleur et, d’autre part,
l’évacuation des gaz de combustion vers
l’extérieur de manière naturelle, sans ventilateur.
Le fonctionnement de cet appareil est
identique à celui de C11, mais avec un
ventilateur en aval de la chambre de combustion.
C12
105
C13
Le fonctionnement de cet appareil est
identique à celui de C11, mais avec un
ventilateur en amont de la chambre de
combustion.
V.5.6.3.2. Type C2
Appareils à chambre de combustion étanche, raccordés à un conduit commun continu pour l’amenée
d’air et l’évacuation des gaz de combustion (Se-duct ou U-duct). Ces appareils ne sont pas disponibles sur le marché belge.
V.5.6.3.3. Type C3
Il s’agit d’un appareil à chambre de combustion étanche où l’amenée d’air et l’évacuation des gaz de
combustion s’effectuent par un conduit dirigé vers le haut.
* Appareil de type C32
L’amenée et l’évacuation se font mécaniquement via
un ventilateur, incorporé en aval de la chambre de combustion.
106
C32
C33
Cet appareil fonctionne tout à fait comme l’appareil C32,
mais le ventilateur est incorporé en amont de la chambre
de combustion.
V.5.6.3.4. Type C4
Appareils à chambre de combustion étanche dont l’évacuation des gaz de combustion comme
l’amenée de l’air comburant s’effectuent par un conduit vertical commun séparé (système CLV).
Appareil de type C4, avec ventilateur
en aval de la chambre de combustion.
C43
Appareil de type C4, avec ventilateur
en amont de la chambre de combustion.
C42
C42
107
V.5.6.3.5. Type C5
Appareils dont l’évacuation des gaz de combustion débouche sur une autre paroi que l’aspiration de
l’amenée d’air.
Appareil de type C5 , avec ventilateur en aval de la chambre de
combustion.
C52
Appareil de type C5 , avec ventilateur en amont de la chambre de
combustion.
C53
108
• Un cas particulier
Dans une installation individuelle, il peut être intéressant de placer un appareil étanche C42, là où
on installerait habituellement un appareil B11BS (appareil raccordé à une cheminée).
Du fait de cette disposition, on a un appareil du type B22 + B23.
– Pour que l’appareil fonctionne correctement, il faut prévoir une amenée d’air (min. 150 cm2)
comme pour l’appareil B11BS.
– On ne peut raccorder que 1 appareil.
B22
B23
109
110
111
Imprimerie Schaubroeck, Nazareth
112
Manuels
L’installateur sanitaire
•• Les manuels disponibles
•• Dessin: les conventions, normes, symboles et
définitions
•• La pose des canalisations d’eau
•• Dessin: lecture de plans appliquée à l’installateur
sanitaire
•• La préparation de l’eau chaude sanitaire
•• Les tuyaux en plomb
•• Les tuyaux en cuivre
•• Les tuyaux en fonte
•• Les tuyaux en acier
•• Les matières plastiques: généralités
•• La robinetterie sanitaire
•• Les canalisations d’incendie et les sprinklers
•• L’évacuation des eaux
•• Gaz : De l’origine à la distribution - L’installation
intérieure
•• La combustion des gaz
•• Les tuyaux en PVC-U, PVC-C
•• Gaz : Les appareils domestiques – La ventilation
et les cheminées
•• Les tuyaux en PE, PER et double paroi
•• Les appareils sanitaires
•• Les tuyaux en PP-R et double paroi
•• Les technologies annexes
•• Les tuyaux en ABS, PB
•• L’électricité pour l’installateur sanitaire
•• Les tuyaux en grès
•• La chimie et la physique pour l’installateur
sanitaire
•• La préparation de l’eau potable – Le traitement
de l’eau et la surpression
Fonds de Formation professionnelle de la Construction

la preparation de l`eau chaude sanitaire

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