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6 juillet 2014

Quels matériaux choisir pour son ballon d’eau chaude : inox, cuivre, acier émaillé

Le type et la qualité du matériau utilisé pour la fabrication d’un ballon d’eau chaude sanitaire (préparateur ECS, chauffe-eau électrique, ballon intégré à une chaudière) a un grand impact sur la résistance à la corrosion de celui-ci et donc de sa durée de vie.


On trouve principalement aujourd'hui des ballons d’eau chaude en acier émaillé (émail), en acier inoxydable, et (de moins en moins) en acier recouvert de cuivre.

Suivant notamment la qualité de l’eau qui sera stockée, il convient de choisir un type de ballon avec une protection contre la corrosion appropriée. La qualité de l’eau constitue en effet un facteur important sur la longévité d’une cuve. Or suivant les régions, des puits de captage, de l’acheminement de l’eau, des traitements, … la composition et les propriétés corrosives de l’eau varient d’un endroit à l’autre, entraînant un choix entre l’un des trois types de protection contre la corrosion - le cuivre, l’émail ou l’acier inoxydable - utilisé dans un ballon d’eau chaude.

27 février 2014

ARISTON VELIS : chauffe-eau électrique design et pratique

Esthétique, intelligent, ultra-compact pour un gain de place optimum, le nouveau chauffe-eau électrique VELIS d’Ariston, marque du groupe Ariston Thermo, apporte du renouveau et de l’innovation dans le monde du ballon d’eau chaude électrique. 


L’Ariston VELIS va faire ainsi le bonheur des petits espaces et des amoureux du design, surtout en milieu urbain, en particulier dans les appartements anciens, où le moindre mètre carré est compté !

12 août 2013

Combien coûte votre eau chaude sanitaire ?

Tout d'abord, un petit rappel de physique : si vous plonger une résistance électrique dans un ballon d'eau, elle va consommer de l'électricité et fournir de la chaleur en échange. Cette énergie calorifique produite (Q) est proportionnelle à la puissance du corps de chauffe (P) et au temps de chauffe (t) :

Q = P x t

Pour élever en température n'importe quel corps, il faut lui fournir une énergie en quantité dépendant de sa masse (m), de son aptitude à être réchauffé (c : chaleur massique) et des températures initiale et finale (ΔT : différence entre température finale et température initiale) :

Q = m x c x ΔT

Avec ces deux formules, on peut alors obtenir la formule suivante :

P x t = m x c x ΔT

Pour l'eau, 1 litre=1kg et c=4.180J/(kg.°C) = 0,00116kWh/(kg.°C). Il faut donc :

1,162kWh pour chauffer 1000 litres d’eau de 1°C

Pour une résistance électrique dans un chauffe-eau, en considérant que le rendement est proche de 100% (toute la chaleur produite électriquement est communiquée à l'eau), pour chauffer 1m3 d'eau de 12°C (température moyenne de l’eau en entrée d’habitation, environ 10°C en hiver, 15°C en été) à 40°C (moyenne estimée de la température d'usage de l'eau chaude), soit un ΔT de 28° (40-12), il faut donc dépenser environ :

1,162 x 28° x 1000 = 33kWh pour chauffer 1m3 d'eau de 12 à 40°C

Attention toutefois, une production d’eau chaude sanitaire comporte toujours des pertes qui augmentent forcément la consommation :
  • Les pertes dans l'enveloppe des ballons : Elle est indiquée par les fournisseurs dans les documentations techniques sous le terme de "consommation d'entretien". La consommation d'entretien type pour un ballon électrique de 200 litres est de l'ordre de 1,7kWh par jour (pour un ballon réglé à 65°C et dans une ambiance de 20°C), soit environ 620kWh/an. Attention, cette consommation peut aussi fortement augmenter en cas d’entartrage de la résistance du ballon ou de la position du chauffe-eau dans un local froid.
  • Les pertes dans les tuyaux : elles combinent à la fois de la perte d’énergie (isolation des tuyauteries) et perte d’eau (distance du générateur d'eau chaude au point de puisage entraînant à puiser plusieurs litres d'eau avant d'obtenir de l'eau chaude au robinet).
  • Les pertes dans la chaudière : que ce soit une chaudière à gaz, à fioul, ou à bois, destinée par ailleurs au chauffage de la maison, le rendement varie tout au long de l’année, puisque en été, la chaudière va être sollicitée de façon intermittente pour la préparation d'eau chaude, entraînant entre chaque sollicitation, le refroidissement de l'eau contenue dans le circuit de la chaudière.

Un ballon de base (résistance "blindé") de 100L à 60°C dans une ambiance à 10°C perd ainsi environ 0,5°C/heure (en prenant une constante de refroidissement de 0.28, fonction de l'isolation du ballon, à trouver dans ses caractéristiques). Attention, ceci est une simple estimation et ordre de grandeur, le calcul étant bien plus complexe que celui ci-dessous, et surtout variant dans le temps !


100L d'eau perd : 100L x (60°-10°) x 0,28 = 1.400Wh en une journée, soit 58Wh/h.

La capacité thermique massique de l'eau étant d'environ 1.162Wh/(kg.°C) :


une perte de 58Wh représente environ 0,5°C en une heure (100L d'eau = 100kg)

Attention à nouveau, cette valeur n'est pas constante dans le temps. En effet au bout d'une heure, la température de l'eau sera donc < 60°C et la perte ne sera plus de 58Wh par heure mais inférieure (le ΔT entre la température de l'eau et l'ambiance varie en permanence au fur et à mesure du refroidissement). Mais sur 24H, on peut estimer que l'eau chute d'environ 12°C.

Selon les sources, les régions, le type d'habitat, une famille de 4 personnes consomme en moyenne de l'ordre de 120 à 200m3 d'eau par an. Pour les calculs suivants, nous prendrons une moyenne de 160m3 : 40% de cette eau sert au bain et à la douche et 5% à la cuisine. On retiendra donc qu'environ 45% de la consommation d'eau est chauffée, soit environ 70m3.

Alors combien coûte cette quantité d’eau chaude pour une famille de 4 personnes avec les différentes énergies (sans compter le prix de l’eau en moyenne à 4 euros le m3). Avec prix énergie au 02/2017.

Chauffe-eau électrique
Dans le cas le plus défavorable, l'eau est chauffée par de l'électricité au tarif des heures pleines soit 0,1459€/kWh (contrat 6kVA).

(70 x 33 + 620) x 0,1459 = 428 euros / an en tarif de base

Avec une tarification heures pleines/heures creuses et un chauffe-eau électrique qui ne fonctionne qu'en heures creuses le coût de l'énergie devient :

(70 x 33 + 620) x 0,1270 = 372 euros / an en tarif HP/HC


NOTA : la différence entre un abonnement 6kVA "base" et "heures creuses" n'est que de 4,01€TTC/an pour un différentiel de consommation d'environ 56€/an, ce qui pousserai donc ce dernier à être souscrit. Mais attention, ceci est vrai pour une consommation d'environ 4 personnes (capacité de chauffe-eau importante), sachant aussi que le prix du kWh en heures pleines est pratiquement 1cts €TTC plus cher ! Ainsi, pour des chauffe-eau de faibles capacités (avec aussi une utilisation assez continu tout au long d'une journée) ou une faible utilisation d'eau chaude, si vous n'avez pas d'autres usages importants en électricité notamment la nuit, le tarifs HC/HP pour un chauffe-eau électrique n'est pas forcément adapté !


Gaz naturel
Si on considère un rendement moyen de chaudière de l’ordre de 85% (intégrant les différentes pertes), avec un tarif du kWh de gaz de l’ordre de 6cts€ pour un abonnement de plus 6.000 kWh/an (logement aussi chauffé au gaz - tarif B1) :

70 x 33 x 1,15 x 0,06 = 160 euros / an

Fioul
Le prix du fioul domestique est à 80cts€ le litre, le rendement des chaudières variant entre 75 et 95%, l'énergie récupérée est de l’ordre de 7,5 à 9,5kWh/litre. Nous prendrons comme pour le gaz 85% de rendement, soit 8,5kWh/litre :

70 x 33 x 0,8 / 8,5 = 217 euros / an

Chauffe-eau thermodynamique
Compte tenu de son coefficient de performance, une pompe à chaleur air/eau chauffant principalement l’eau, ce type de ballon peut engendrer jusqu'à 70% d’économie d’énergie, soit un coût annuel d’environ :

128€/an avec un tarif électrique de base


Comme vous avez pu vous en rendre compte, l’enjeu économique d’une famille de 4 personnes pour la production d’eau chaude sanitaire n’est pas très important (d’où le nombre très important de chauffe-eau électriques dans le parc français), et une amélioration de 30% de la consommation énergétique n’engendrait que quelques dizaines d’euros d’économies. Il faut donc clairement considéré en premier lieu cette amélioration comme un enjeu environnemental.

On peut cependant, et plus particulièrement dans les installations existantes, trouver des solutions pour consommer à la fois moins d'eau et moins d'énergie :
  • isolation des tuyaux de l'installation
  • amélioration de l'isolation des ballons, ou déplacement de ceux-ci dans des pièces chauffées
  • installation d’un ballon thermodynamique (voir solaire) lors d’un remplacement de chauffe-eau électrique (voir amortissement chauffe-eau thermodynamique)
  • utilisation de chauffe-eau instantanés ou de plusieurs ballons de tailles différentes en fonction des usages
  • système de production d'eau chaude différent en été et en hiver
  • réduction des délais d'attente de l'arrivée de l'eau chaude lors des puisages (ex. bouclage sanitaire).


14 juillet 2013

Le CESI « Optimisé » : une solution gaz / solaire performante !

L'application de la RT 2012 depuis le 1er Janvier 2013 a rendu notamment obligatoire l'usage d'une énergie renouvelable (EnR) pour les maisons individuelles neuves. Mais force est de constater que le chauffe-eau solaire individuel ou CESI tel que nous le connaissons, même s'il est aidé au niveau du crédit d’impôt possède quelques inconvénients au niveau de son installation et de son coût, et peine en France à pénétrer en masse le marché de l'habitat individuel, souvent « remplacé » par un chauffe-eau thermodynamique plus accessible en prix.

C'est pourquoi, dès 2010, GrDF, en partenariat avec de nombreux industriels, a envisagé un CESI plus simple et plus abordable en prix : le « CESI Optimisé ». Commercialisé depuis 2012, le Chauffe-Eau Solaire Individuel (CESI) Optimisé est une des solutions développées par la majorité des fabricants de chaudières en collaboration avec GrDF et le Centre de Recherche et d'Innovation sur le Gaz et les Energies Nouvelles (CRIGEN).

En termes de coût, en raisonnant uniquement pour l’eau chaude sanitaire, un chauffe-eau solaire standard pour une maison individuelle sera installé pour environ 5000 à 6000€ TTC, entre 3500 et 4000 € TTC pour un CESI optimisé qui quant à lui pourra être aussi utilisé pour le chauffage du bâtiment.

Le CESI Optimisé, c'est quoi ?

Le CESI Optimisé est la combinaison d’un Chauffe-Eau Solaire Individuel à appoint séparé au gaz naturel qui comprend un seul capteur solaire thermique de 2m² et un ballon de stockage solaire de 110 à 200 litres maximum couplé à une chaudière à condensation instantanée ou micro accumulée.

Après s'être réchauffé par son passage dans le capteur solaire, le fluide caloporteur transmet son énergie à l'eau contenue dans le ballon solaire monovalent via un échangeur noyé et la préchauffe. La chaudière à condensation, montée en série avec le ballon de stockage solaire, apporte si besoin, le complément d'énergie nécessaire pour porter l'ECS à sa température de consigne. La chaudière module sa puissance en fonction du débit et de la température d'eau qui la traverse.

Pourquoi parle-t-on de « CESI optimisé » ?

Le volume du ballon a été réduit à seulement 150 litres : les pertes thermiques de stockage sont 5x moins importante que pour un chauffe-eau solaire individuel « classique ».

En outre, la production d’eau chaude a été revue : au lieu de maintenir en température en permanence un important volume de stockage, le ballon solaire préchauffe l'eau puis la chaudière micro accumulée vient si besoin compléter le chauffage de l'eau chaude sanitaire pour garantir un haut niveau de confort (débit).

Le CESI optimisé est équipé d'un ballon monovalent, c'est-à-dire un ballon qui ne contient qu'un seul échangeur thermique ce qui permet lorsqu'il n'y a pas de demande aux différents points de puisage, que la chaudière ne fonctionne pas et de réaliser des économies d'énergie. De plus, les pertes thermiques liées au ballon sont gratuites puisque seule l'énergie solaire est stockée dans ce ballon.

Ce nouveau dimensionnement permet d’obtenir un Cep (RT 2012) quasiment identique à celui d’un CESI classique.

Des atouts à tous les niveaux

Le CESI Optimisé présente de nombreux avantages techniques et économiques :
  • grâce à son coût maîtrisé, c'est une des solutions les moins chères en RT2012 avec un prix réduit (-30% par rapport aux CESI classiques)
  • une solution performante qui, quelle que soit votre région, répond aux exigences réglementaires à un bâti Bbio très proche de Bbio max
  • une installation facilitée (1 jour environ) par rapport aux produits solaires plus classique permettant de gagner en temps et donc en coût d’investissement
  • un gain de 40 à 70% sur leur facture d'ECS et un niveau de confort constant et garanti tout au long de l'année
  • un encombrement réduit, la chaudière pouvant être installée au-dessus du ballon.


CESI optimisé - Animation principe de fonctionnement
9 juin 2013

Chauffe-eau solaire individuel : optimiser son dimensionnement

Un excellent choix de matériels et une pose parfaite pour un chauffe-eau solaire individuel (CESI) ne sont pas les premiers critères à prendre en compte pour une obtenir un rendement optimum de son installation. Il faut en effet tout d’abord penser à adapter les équipements au profil de consommation de l’usager. Seul un volume de ballon adapté aux besoins des consommateurs finaux permettra d’optimiser l’utilisation de l’énergie solaire en réduisant l’usage de l’appoint.


Il est ainsi primordial de connaitre les habitudes d’utilisation, en cherchant aussi des pistes d’économies d’eau (installation de mousseurs performants, douchette à effet venturi avec adjonction d’air à l’eau, robinetterie économe en eau, …) pour réduire et évaluer au mieux la consommation d’eau chaude sanitaire réelle et obtenir un profil de puisage précis du foyer. C’est d’ailleurs ce qui est généralement fait dans le collectif et le tertiaire, beaucoup moins dans l’individuel.


Car si un système de production d’eau chaude sanitaire (ECS) traditionnel (chaudière gaz, chauffe-eau électrique, …) vise une complète satisfaction de la demande des habitants d’un logement, le plus souvent avec de la marge, l’objectif du solaire thermique est plutôt d’obtenir le meilleur compromis entre :

  • le taux de couverture des besoins par le solaire (indicateur des économies d’exploitation),
  • la productivité par mètre carré de capteurs (indicateur de rentabilité de l’installation) qui diminue quand le taux de couverture augmente.

Ainsi, le fait d’installer des capteurs sur toute la surface de toit disponible mènerait à un surdimensionnement de l’installation et à une chute de la rentabilité.


Dans l’habitat individuel, le dimensionnement d’un chauffe-eau solaire repose en général sur une base de 50L d’eau chaude par personne et par jour, ce qui est bien souvent une moyenne surévaluée, le coût des énergies et de l’eau amenant à modérer de plus en plus nos exigences de confort (en restant peut-être moins longtemps sous la douche !). Cette moyenne de 50L/personne/jour entraine donc bien souvent un installateur à sur-dimensionner le volume du ballon solaire, amenant à utiliser plus souvent l’appoint (pour réchauffer de l’eau qui ne sera au final pas utilisée) et donc à dépenser plus d’énergie. Surtout que le marché est souvent composé de kits CESI avec des ballons de 300 ou 400L !

Afin d’obtenir le maximum de rentabilité de son installation, il est donc nécessaire de suivre les quelques conseils suivants :
  • adapter le volume du ballon d’eau chaude à la consommation réelle,
  • calorifuger les canalisations d’eau chaude pour limiter les déperditions de chaleur au cours du puisage et entre les soutirages importants,
  • positionner le ballon au plus près de la cuisine (à cause des puisages courts et fréquents qui y ont lieu, entrainant des refroidissements entre soutirages),
  • choisir impérativement un ballon de qualité permettant une stratification performante en privilégiant si possible les modèles à petit diamètre,
  • installer le ballon de préférence dans un local tempéré (chauffé), ou bien en renforcer son isolation par la pose d’une jaquette souple isolante supplémentaire (pour des ballons n’en disposant pas ou de faibles performances d’isolation),
  • positionner le limiteur de température (dispositif obligatoire) au plus près du stockage pour limiter la température des tuyauteries et réduire leurs déperditions,
  • détartrer régulièrement le ballon pour en maintenir son rendement en fonction de la dureté de l’eau,
  • poser un vase d’expansion sanitaire pour limiter l’écoulement d’eau lors du réchauffage et des montées en température importante du ballon de stockage,
  • s’assurer que la pression de distribution est de l’ordre de 4 bar dans le réseau sanitaire du logement, et faire installer un réducteur de pression si tel n’est pas le cas,
  • faire poser un compteur d’eau sur le réseau d’eau chaude sanitaire afin de suivre précisément sa consommation, détecter d’éventuelles fuites, et maîtriser sa consommation.
 
Pour rappel, en France métropolitaine, les capteurs solaires doivent être préférentiellement orientés au sud (pour capter le maximum de rayonnement solaire) et inclinés à 30 à 40° par rapport à l’horizontale. Une inclinaison et une orientation sont toutefois possibles avec un l’impact de performances suivant :


Facteurs de correction pour une inclinaison et une orientation donnée
Orientation \ Inclinaison 30° 60° 90°
EST 0,93 0,90 0,78 0,55
SUD-EST 0,93 0,96 0,88 0,66
SUD 0,93 1,00 0,91 0,68
SUD-OUEST 0,93 0,96 0,88 0,66
OUEST 0,93 0,90 0,78 0,55
Nota: ces chiffres n'incluent pas les possibles masques qui pourraient réduire la production annuelle


En conclusion, attention au vieil adage « qui peut le plus peut le moins » : en matière de solaire thermique, tout comme pour le dimensionnement de la puissance d’une chaudière, il ne faut surtout pas le mettre en pratique ! La rentabilité d’un chauffe-eau solaire repose essentiellement sur un bon dimensionnement et ce d’après une évaluation précise des besoins en eau chaude des utilisateurs finaux.
8 mai 2013

Intérêt du vase d’expansion sanitaire pour un ballon ECS

Un vase d’expansion sanitaire est un dispositif non obligatoire mais qui est fortement recommandé par les professionnels du chauffage lors de l’installation d’un ballon de stockage de l’eau chaude sanitaire, que ce soit avec un chauffe-eau électrique, une chaudière avec ballon ECS intégré, un préparateur d’eau chaude, etc…


En effet, pendant le cycle de chauffe de l’eau contenu dans le ballon, l’eau demandant à se dilater dans un volume qui ne peut augmenter, la pression de l’eau augmente. Cette surpression est évacuée par le groupe de sécurité qui est taré pour s’ouvrir à une certaine pression (en général 7 bars), ce qui permet de limiter la pression dans le ballon et les tuyauteries. Cet écoulement d’eau durant la chauffe du ballon correspond en moyenne à 3% du volume du ballon.

Ainsi ce petit volume d'eau perdu à chaque cycle de chauffe, tous les jours, fini par représenter une quantité non négligeable sur les factures d’énergie (électricité, gaz, fioul ...) et d’eau en fin d'année. De plus, cet excès de pression risque à la longue de « fatiguer » certains organes comme le groupe de sécurité qu’il faudra alors changer plus régulièrement, ou d’entraîner des fuites sur des soudures ou raccords et des dégâts.

L’intérêt d’installer un vase d’expansion sanitaire est donc triple : il permet d’aborder l’augmentation de pression dans les ballons d’eau chaude avant que le groupe ne s’ouvre, et par conséquent, de limiter la perte d’eau lors de la période de chauffe du ballon d’eau chaude (économies d’eau), de chauffer moins d’eau (économies d’énergie), et enfin de soulager le groupe de sécurité (économie de pièces).

Attention, un vase d’expansion sanitaire est généralement de couleur « blanche » (à ne pas confondre avec les vases d’expansion « chauffage » de couleurs en général rouge, gris ou bleu). Il doit être conforme au DTU 65-11 de 01-73, de qualité alimentaire (certifié ACS : Attestation de Conformité Sanitaire). Il peut accepter une température maxi de 110°C et une pression maxi d’utilisation de 7 bars (le groupe de sécurité s’ouvrant à cette pression est donc obligatoire).

Le vase d’expansion sanitaire se pose et s’intercale entre le groupe de sécurité et l’entrée d’eau froide du ballon par le biais d’un piquage (voir schéma). Il peut se trouver à l’extérieur mais aussi directement intégrer dans certaines chaudières.

Le choix et le dimensionnement du volume du vase d’expansion sanitaire se fait en fonction de la capacité et de la consigne de température du ballon d’eau chaude à protéger.

CAPACITE DU BALLON TEMPERATURE DE CONSIGNE
60°C 70°C 80°C
≤70L 5L 5L 5L
100L 5L 5L 8L
150L 8L 8L 12L
200L 8L 12L 18L
300L 12L 18L 25L
500L 25L 25L 2x18L

En outre, le vase d’expansion sanitaire est pré-gonflé à 3 bars. Il convient aussi que la pression d’alimentation du ballon soit d’environ 3 ou 4 bars maxi (sinon la vessie du vase sera déjà comprimée et on perdra le volume d’expansion), soit à l’aide d’un régulateur de pression en amont sur l’arrivée générale d’eau de l’habitation, ou bien soit avec un réducteur de pression dédié au ballon d'eau chaude et positionné juste avant le groupe de sécurité (type « REDUFIX »). Sachant que si la pression d'eau en entrée du ballon est supérieure à 7 bars, le groupe de sécurité s’ouvrira en permanence entraînant une perte d’eau en continu !

Pour en savoir plus : calcul et dimensionnement d'un vase d'expansion chauffage / sanitaire.

27 avril 2013

Qu'est-ce que la stratification d'eau dans un ballon ?



Nous vous proposons un petit article sur le phénomène physique de la stratification d'eau, permettant la séparation en couche d'eau de température différentes dans un ballon, nos clients nous demandons assez souvent le principe de fonctionnement de l'accumulation d'eau chaude dans un chauffe-eau.

https://elyotherm.fr/principe-stratification-ballon-eau-chaude
18 février 2012

Chauffe-eau Atlantic Zeneo – Nouveauté Interclima 2012

Lors du salon Interclima 2012, Atlantic présentait sa dernière innovation en matière de chauffe-eau électrique, un chauffe-eau conçu pour durer, équipé d’une nouvelle technologie « ACI Hybride ». Dénommé « Zeneo », ce chauffe-eau disponible en version vertical murale, horizontal mural, ou verticale sur socle, pour des capacités variant de 75 à 300 litres, est équipé d’une protection dynamique anticorrosion ACI Hybride pour une durée de vie de cuve prolongée jusqu’à 2 fois plus longtemps pour les eaux agressives par rapport à un chauffe-eau classique Atlantic.

Qu'elle soit équilibrée, agressive, ou qu'elle tende naturellement à générer du tartre, la qualité de l'eau circulant dans un chauffe-eau électrique est déterminante pour son fonctionnement et sa durée de vie. Étant donné qu'il existe au naturel différents types d’eau (agressives, entartrantes …) et que des phénomènes extérieurs (engrais, pollution, fortes pluies …) peuvent en faire varier la qualité, le système de protection de la cuve doit en permanence s’adapter à ces changements. La protection ACI Hybride équipant le chauffe-eau Zeneo, une technologie anticorrosion brevetée par Atlantic, répond à ce besoin. Elle repose sur le principe d’une anode hybride, combinaison d’une anode en titane inusable surmontée d’un enrobage en magnésium. Elle apporte ainsi elle-même les éléments nécessaires à la protection de la cuve, agissant comme une réelle protection dynamique et s’adapte en permanence à l’eau utilisée, même dans les régions françaises où les eaux du réseau sont historiquement très agressives. L'activation du magnésium protecteur est immédiate, par une projection homogène des particules sur les parois de la cuve, le dépôt protecteur étant maintenu grâce au titane inusable.

De plus, ce chauffe-eau amène plus de confort thermique par des performances optimisées, une précision accrue du thermostat et une stabilité de la température pour un grand confort d’eau chaude. Enfin, sa conception optimisée, outre une durée de vie multipliée par deux, permet également de réaliser 8% d’économies sur la consommation électrique en eau chaude.