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U.R.E. Bâtiment : Guide d’audit énergétique 1999 3. EAU CHAUDE SANITAIRE 1 3. EAU CHAUDE SANITAIRE 3.1. Les services d’eau chaude sanitaire 3.2. Les bilans d’eau chaude sanitaire 3.2.1. Combustible 3.2.2. Electricité 3.3. Les interventions sur l’eau chaude sanitaire 3.3.1. Combustible 3.3.2. Electricité 3.3.3. Eau chaude sanitaire solaire

Eau Chaude Sanitaire

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    3. EAU CHAUDE SANITAIRE 3.1. Les services deau chaude sanitaire

    3.2. Les bilans deau chaude sanitaire

    3.2.1. Combustible 3.2.2. Electricit 3.3. Les interventions sur leau chaude sanitaire 3.3.1. Combustible 3.3.2. Electricit 3.3.3. Eau chaude sanitaire solaire

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    3.1 LES SERVICES DEAU CHAUDE SANITAIRE

    Prsentation du chapitre Cest certainement dans lhabitat quil est le plus facile de distinguer les deux catgories

    que nous allons examiner : les services individuels deau chaude et les services collectifs. Jusqu' un certain point, cette distinction peut tre utile dans le tertiaire, mais elle y aura des applications limites. Nous excluons ici, en tout cas, les usages tertiaires trs spcifiques (hpitaux, piscine, etc.) qui seront traits au chapitre 8 (applications sectorielles).

    Revenant au rsidentiel, nous traiterons dabord le cas des services collectifs deau

    chaude. Ceci pour deux raisons : - dabord, ce sont probablement les gisements dconomie les plus importants, - ensuite, ils permettent de prsenter lensemble des problmes technologiques sous une forme plus exhaustive.

    Dans une installation deau chaude, le diagnostiqueur doit prendre connaissance des trois points suivants : a) lalimentation en eau froide et le traitement des eaux, b) la production deau chaude, c) la distribution, avec ou sans bouclage.

    Lalimentation en eau froide et le traitement deau ne consomment gnralement pas dnergie apprciable (le cas des surpresseurs est mettre part).

    La production de chaleur et la distribution sont tudies aux paragraphes suivants.

    La production de chaleur La production deau chaude peut tre directe ou indirecte (par changeur). La production directe fait appel soit la combustion, soit llectricit, soit une source

    naturelle . Les gnrateurs combustion peuvent tre simples (ne servant qu leau chaude), ou

    mixtes (servant aussi au chauffage). Les gnrateurs lectriques peuvent tre soit base de rsistances, soit base de

    pompe chaleur. Les gnrateurs utilisant une source naturelle sont surtout solaires, les installations

    utilisant les autres sources de chaleur naturelles (gothermales, par exemple) tant relativement rares et trs localises.

    La production indirecte fait galement intervenir un changeur dont le secondaire est

    constitu par le circuit deau chaude, le circuit primaire tant aliment en fluide chauffant partir dune chaudire ou dune chaufferie plus ou moins importante. Parfois, il sagit de rcuprateurs de chaleur sur des circuits chauds, par exemple sur condenseur de machine frigorifique.

    Dans certains cas, en particulier en eau chaude solaire, il y a complmentarit de plusieurs sources.

    Si lon ajoute enfin que la production peut tre accumulation dans un rservoir important, ou sans accumulation (production dite instantane), avec la possibilit de solutions intermdiaires (semi-accumulations), il est manifeste que les situations que lon peut rencontrer sont en nombre considrable. Il existe toutefois beaucoup de points communs entre toutes ces solutions.

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    Ces points communs sont les suivants : 1. Quand il y a combustion, lune des sources dconomie consiste amliorer le rendement de combustion. 2. Dans tous les cas, une source dconomie consiste calorifuger lchangeur ou lappareil de production, intervention particulirement fondamentale si son volume est important (appareils accumulation). 3. Quand il y a plusieurs source dnergie, et que certaines dentre elles sont gratuites (chaleurs de rcupration, nergie solaire, etc.), le fonctionnement correct de basculement entre nergies est fondamental, et implique gnralement des rgulations adquates ou des dispositifs simples mais sr.

    Tous ces points feront lobjet dun examen plus dtaill lors de ltude des interventions

    (paragraphe 3.3). Ceci dit, il existe un certain nombre de phnomnes qui peuvent dtriorer le

    fonctionnement des services deau chaude, et qui ne peuvent tre limins que par une maintenance, et des prcautions de conception adquates. Ce sont surtout : la mauvaise limination des boues et dpts, la mauvaise limination des gaz.

    La purge dair en haut des changeurs et gnrateurs deau chaude (via des purgeurs avec de prfrence un vase de purge pour les installations importantes), lextraction des boues au bas des ballons (via des tubes adquats, correctement placs, et par une robinetterie adapte, avec ou sans pot de dcantation) sont des prcautions souvent essentielles, que prennent dailleurs les meilleurs gestionnaires.

    Il est difficile de chiffrer les conomies dnergie dues ces maintenances correctes car ces conomies portent surtout sur la durabilit et le bon fonctionnement des matriels.

    Distribution deau chaude Les figures 3.1.1. et 3.1.2. indiquent les deux principaux schmas de distribution deau

    chaude. La figure 3.1.1. permet dexpliquer les points fondamentaux, en prenant lexemple du

    poste de puisage qui se trouve en E. Leau chaude venant du gnrateur parcourt le circuit A B C D E. Afin de maintenir leau chaude au voisinage du puisage, on assure un bouclage permanent (circuit A B C D F G par exemple) grce un circuit de retour (D F G) et une pompe place sur ce circuit.

    La circulation permanente deau chaude est videmment une source de pertes. Mais si on voulait labandonner, leau des tuyauteries se refroidirait, ce qui entranerait des temps darrive deau chaude longs, et finalement assez coteux.

    Entre la zone o leau est chaude en permanence (boucle si elle existe, ou dautres

    systmes : voir plus loin) et le point de puisage, il peut exister un bras mort (hors circulation en cas de fermeture du puisage), sous rserve quil ne soit pas trop long. Cest le cas du circuit D E de la figure 3.1.1. Pour les puisages les plus courants (diamtre de tube infrieur 20 mm) la longueur maximale peut tre fixe 12 m.

    Ceci explique que le bouclage est inutile en maison individuelle, ou quand la production de chaleur nest pas trop loigne du puisage.

    Nous verrons au paragraphe 3.3 diffrents moyens de rduire ou de supprimer les pertes au bouclage.

    Les autres pertes en eau chaude sont lies aux fuites des appareils, et en particulier

    aux robinet de puisage. Ces fuites sont gnralement communes leau chaude et leau froide, et souvent examines dans le cadre du diagnostic de charges. Lune des procdures cl est alors le contrat dentretien de robinetterie.

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    Afin dviter que les circuits ne se corrodent, la plupart des installations deau chaude sont ralises selon le DTU 60.1 (Plomberie). Toute intervention un peu dtaille suppose la connaissance de ce Document Technique Unifi.

    Figure 3.1. 1 - Premier schma de circuit deau chaude

    Figure 3.1. 2 - Second schma de circuit deau chaude

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    3.2 LES BILANS DEAU CHAUDE

    3.2.1 Combustible

    Les besoins de distribution deau chaude La consommation deau chaude dun volume dtermin sexprime normalement en

    mtres cubes par an. Encore faut-il savoir quelle temprature. Ici, nous adopterons une convention simple qui consiste considrer quil sagit deau fournie 50C (au puisage), partir deau froide 10C. Soit une lvation de temprature de 40C, correspondant environ 46,5 kWh/m3 .

    Au lieu, dailleurs, dexprimer les besoins en m3, il est plus simple de les traduire en

    kWh/an. Ce que nous ferons par la suite, tant entendu que la convention adopte est prcise ci-dessus, et quil sagit des besoins terminaux.

    Il existe relativement peu dinformations publies rellement fiables sur les

    consommations deau chaude, qui ont dailleurs cru progressivement depuis 50 ans, en doublant ou triplant dans bien des cas.

    Les valeurs que nous adopterons par la suite correspondent aux besoins terminaux,

    exprims en kilowattheures par an.

    Formules gnrales de calcul Les formules que nous allons utiliser par la suite partent des besoins terminaux deau

    chaude (par an) : TEREC [kWh/an]

    Ils sexpriment sous la forme :

    (3.2.1.) 1 TEREC = TERECJ x NJEC TERECJ : consommation terminale quotidienne moyenne [kWh/j], NJEC : nombre de jours de consommation deau chaude par an [j/an].

    Les besoins dans lhabitat Nous distinguerons deux cas :

    - lhabitat individuel, - lhabitat collectif.

    Contrairement ce que nous constaterons en chauffage, les besoins semblent

    dpendre beaucoup plus de lquipement que des comportements. Nous donnerons donc ici les consommations moyennes. On pourra ventuellement multiplier ces consommations moyennes par un coefficient de comportement compris entre 0,8 et 1,2. Mais il est toujours difficile de juger le comportement eau chaude lors du diagnostic.

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    Habitat individuel NOC : nombre doccupants du logement. - quipement : 1 vier par logement : (3.2.1.) 2 TERECJ = 1,3 + 0,3 x NOC ; - quipement : 1 vier + 1 lavabo : (3.2.1.) 3 TERECJ = 2,5 + 0,9 x NOC ; - quipement ; 1 vier + 1 lavabo + 1 douche : (3.2.1.) 4 TERECJ = 3,5 + 0,9 x NOC; - quipement : 1 vier + 1 lavabo + 1 petite baignoire : (3.2.1.) 5 TERECJ = 2,0 + 1,3 x NOC; - quipement : 1 vier + 1 lavabo + 1 grande baignoire : (3.2.1.) 6 TERECJ = 3,8 + 1,3 x NOC; - quipement : 1 vier + 1 lavabo + 1 grande baignoire + 2e cabinet de toilette : (3.2.1.) 7 TERECJ = 3,8 + 1,8 x NOC; Ces valeurs sont adaptes de ltude CFE de 1975. Habitat collectif Il est essentiel de distinguer les cas o il y a comptage, de ceux o le comptage nexiste pas.

    Sil y a comptage, il suffit dappliquer les formules (3.2.1) 2 (3.2.1) 7 selon le type

    dquipement, ventuellement le type dquipement moyen. Si lquipement moyen correspond 1 vier + 1 lavabo + 1 petite baignoire :

    (3.2.1.) 8 TERERCJ = 2,0 x NLOG + 1,3 x NHAB NLOG : nombre de logements ; NHAB : nombre dhabitants.

    Sil ny a pas de comptage, il faut multiplier les chiffres prcdents par 1,45 (rsultats exprimentaux de Sander, 1963).

    Les besoins dans le tertiaire Nous exprimons ces besoins en valeurs journalires. Pour calculer les bilans annuels, il

    conviendra doprer au prorata des jours de service.

    INTERNATS, FOYERS (N = nombre doccupants) : (3.2.1.) 9 TERECJ = 2,8 x N CASERNES (N= nombre doccupants) : (3.2.1.) 10 TERECJ = 1,9 x N HOTELS (N4 = nombre de lits, N0 = nombre de salles de bains) : (3.2.1.) 11 TERECJ = 3,4 x N4 + 2,5 x N0 RESTAURATION (N1 = nombre de places assises, N2 = nombre de repas servis par jour)

    - restauration dhtel : (3.2.1.) 12 TERECJ = 1,45 x N1

    - restauration indpendante normale : (3.2.1.) 11 TERECJ = 0,55 x N2

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    - restauration rapide : (3.2.1.) 12 TERECJ = 0,15 x N2 CUISINES (N2 = nombre de repas servis par jour)

    - cuisine collective avec prparation complte : (3.2.1.) 13 TERECJ = 0,6 x N2

    - cuisine collective relais dune cuisine centrale : (3.2.1.) 14 TERECJ = 0,3 x N2 HOPITAUX (N4 = nombre de lits) : (3.2.1.) 15 TERECJ = 6,0 0,2 x N4 La valeur la plus faible correspondant aux petites cliniques, la plus leves aux grands hpitaux. BUREAUX (N = nombre doccupants) : (3.2.1.) 16 TERECJ = 0,22 x N CENTRES SPORTIFS (N3 = nombre de visiteurs par jour) :

    - salles de sports avec douches : (3.2.1.) 17 TERECJ = 3 x N3

    - Piscines, avec douches : (3.2.1.) 20 TERECJ = 4 x N3 BUANDERIES (M = kg de linge lav par jour) : (3.2.1.)21 TERECJ = 40 x M

    Les bilans de distribution La distribution deau chaude entrane un certain nombre de pertes. Celles-ci ont lieu (si

    nous exceptons la production) par la tuyauterie et les accessoires. Il sagit donc de dfinir quelles sont les pertes par tuyauteries. Ces dernires sont deux de types :

    - les bras morts - celles en circulation permanente.

    PERTES DANS LES BRAS MORTS

    Quand on arrte le puisage, leau contenue dans le bras mort se refroidit progressivement une temprature voisine de celle de lambiance. Il y correspond une perte due ce refroidissement, le volume deau ainsi refroidit devant tre remplac par leau chaude au puisage suivant. Le rythme des puisages tant gnralement faible, les pertes par les parois pendant le puisage sont, de leur ct, faibles. Cest donc le premier phnomne qui est prpondrant, correspondant pour un type de 10 mm de diamtre, avec 3 ou 4 puisages par jour, une perte de lordre de 30 kWh/an par mtre de bras mort.

    La plupart du temps, ces pertes sont ngliges (on les incorpore subrepticement aux

    besoins terminaux). Ceci na pas grande importance compte tenu : - de ce que les donnes ne sont pas strictement prcises, - de ce que lisolation du bras mort ne modifie pas apprciablement le phnomne.

    Il ne faut pas tendre toutefois les considrations prcdentes aux rseaux puisage frquent, par exemple les buanderies.

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    PERTES PAR LES BOUCLAGES

    Les pertes par les tuyauteries et circulation sont, au contraire, trs importantes et mritent dtre analyses en dtail. Les schmas prendre en compte sont ceux de la figure 3.2.1.1.

    Figure 3.2.1. 1 - Elments de calcul des pertes de tuyauteries

    La formule traditionnelle de perte de chaleur dun tube est : (3.2.1.) 22 k x (Tec-Ta) x L [W] k : coefficient de transmission linique [Wm-1K-1], L : longueur du tube [m] Le coefficient k varie selon le diamtre du tube ainsi que la matire et lpaisseur disolant.

    Les pertes annuelles PEREC [kWh/an] peuvent scrire : (3.2.1.) 23 PEREC = PERECJ x NJEC PERECJ : pertes quotidiennes moyennes [kWh/j], NJEC : nombre de jours de fonctionnement par an [j/an].

    Les pertes quotidiennes moyennes peuvent scrire : (3.2.1.) 24 PERECJ = PERUNITJ x LTUB x RATIOEC PERUNITJ : pertes au mtre (voir ci-dessous), LTUB : longueur du tube [m], RATIOEC : ratio de fonctionnement quotidien.

    Le ratio de fonctionnement quotidien est la dure quotidienne relative de fonctionnement du service deau chaude. Par exemple, si le service est interrompu pendant 6 heures par jour :

    RATIOEC = 24

    624 = 0,75

    Pour un cart de temprature de 40 degrs entre leau chaude et lambiance, la perte

    unitaire est donne par les formules suivantes :

    Tubes nus : (3.2.1.) 25 PERUNITJ = 0,135 + 36 x DTUB [kWh m-1j-1] DTUB : diamtre extrieur du tube, en mtres.

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    Tubes calorifugs (ce qui est trs fortement conseill pour le bouclage)1 :

    (3.2.1.) 26 PERUNIT = RISO7,5xDTUB)x(0,0450,72xEISO)(DTUB

    25xDTUB)(0,150,72xEISO)(DTUB

    +++

    ++

    avec :

    (3.2.1.) 27 RISO = LAMBDISO

    EISO

    EISO : paisseur du calorifuge [m], LAMBDISO : conductivit thermique du calorifuge [Wm-1K-1], pour laquelle on pourra prendre les valeurs suivantes :

    - plastique expans : LAMBDISO = 0,04 ; - caoutchouc cellulaire : LAMBDISO = 0,04 ; - fibres minrales : LAMBDISO = 0,05 ; - autres matriaux ou produits plus particuliers : rechercher des donnes plus prcises.

    Si lcart de temprature entre leau de bouclage et lambiance est diffrent de

    40 degrs, on corrigera PERUNITJ au prorata de lcart. Si linstallation comporte des tronons de diffrents diamtres, il est ncessaire de

    coter, au moins approximativement, les longueurs correspondantes, et dtendre la formule (3.2.1.26) tous ces diamtres.

    Besoins de distribution Les besoins de distribution sobtiendront en sommant les besoins terminaux et les

    pertes de distribution :

    (3.2.1.) 28 BEDEC = TEREC + PEREC [kWh/an]

    Les bilans de production Ces bilans stablissent de faon tout fait particulire chaque situation. Il nous faut

    donc examiner chaque grande catgorie sparment. Au paragraphe 1.3, nous avons exprim ce bilan par la notation :

    COPRIMEC = COPEC x BEDEC COPRIMEC : consommation primaire eau chaude [kWh/an], COPEC : coefficient de production eau chaude, BEDEC : besoins de distribution eau chaude [kWh/an]

    Cette formulation avait lambition dtre trs gnrale, grce lintroduction du coefficient COPEC. En ralit, nous allons maintenant effectuer des bilans plus dtaills, qui nous conduirons dans la majorit des cas des formules utilisant des coefficients un peu diffrents.

    Pour tudier sainement les bilans de production, il convient, deffectuer un calcul dpendant du systme utilis.

    (1) La formule (3.3.1) 26 est une formule simplifie de la formule exacte (logarithmique) qui peut tre galement utilise.

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    Production indirecte La production indirecte de chaleur (par changeur, ballon, etc.) comporte des pertes

    autour des appareils et rservoirs qui se calculent en rapportant les pertes unitaires la surface :

    (3.2.1.) 29 PERPRODEC = PERPRODECJ x NJEC [kWh/an] NJEC : nombre de jours de fonctionnement par an, PERPRODECJ : pertes quotidiennes (kWh/j). Les pertes quotidiennes peuvent scrire :

    (3.2.1.) 30 PERPRODECJ = PERUNITJ x SURFEC PERUNITJ : pertes unitaires [kWh.m-2 j-1], SURFEC : surface extrieure des changeurs ou ballons [m2], cette surface tant suppose baigne par leau chaude, ou calorifuge (voir aussi paragraphe 3.3.2 : Pertes de production). On peut crire, si lcart entre leau et lambiance est de 40 degrs :

    Quand le rservoir nest pas calorifug : (3.2.1.) 31 PERUNITJ = 9,6 [kWh.m-2.j-1]

    Quand le rservoir est calorifug :

    (3.2.1.) 32 PERUNITJ = 105

    012

    ,

    , +RISO [kWh.m-2.j-1]

    RISO : donn par la formule 3.2.1.27. Si lcart de temprature entre leau et lambiance est diffrent de 40 degrs, il faudra modifier PERUNITJ au prorata. Le bilan final scrira de la manire suivante : (3.2.1.) 33 COPRIMEC = BEDEC + PERPRODEC

    Production directe Si la production directe utilise des rsistances lectriques, les seules pertes sont celles

    des procds indirects : on appliquera donc les formules prcdentes. POMPE A CHALEUR :

    Si la production directe utilise une pompe chaleur, il faudra gnralement oprer de la manire suivante :

    a) calculer dabord les besoins de production (PRODEC) par la formule : (3.2.1.) 34 PRODEC = BEDEC + PERPRODEC Avec les calculs prcdemment indiqus, PERPRODEC correspond aux pertes superficielles des appareils.

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    b) PRODEC correspondant aux besoins au condenseur, la consommation primaire se calculera par la formule : (3.2.1.) 35 COPRIMEC = COPAC x PRODEC COPAC : Coefficient saisonnier de performance de la pompe chaleur.

    Si la production fait appel un appareil combustion que nous supposerons dabord

    limit au service deau chaude il faudra gnralement oprer de la manire suivante : a) calculer dabord les besoins de production (PRODEC) par la formule (3.2.1) 34 ; b) ces besoins correspondant ce que la chaudire doit fournir leau, la consommation primaire se calculera par la formule : (3.2.1.) 36 COPRIMEC = RENDCO x PRODEC

    Les coefficients COPAC (formule 3.2.1) 35 et RENDCO (3.21)36 sont tudis au

    chapitre 7. RCUPRATION DE CHALEUR / EAU CHAUDE SOLAIRE :

    Dans ces deux cas, il faut retrancher des besoins de distribution, les chaleurs

    rcupres, et remplacer BEDEC dans toutes les formules du prsent paragraphe par BEDECNET, donn par la formule :

    (3.2.1.) 37 BEDECNET = BEDEC RECUPEC RECUPEC : Chaleur annuellement rcupre en [kWh/an]

    Le problme des rseaux distance Dans les ensembles un peu complexes, avec production centralise deau chaude,

    lapplication des formules prcdentes peut donner lieu quelques difficults dinterprtation. Voici les conventions dinterprtation que nous proposons :

    1. Quand leau chaude est dcentralise, par btiment (figure 3.2.1.2), les pertes eau chaude ne sont que celles relatives au rseau intrieur (bouclage) et aux changeurs. 2. Quand leau chaude est centralise avec production mixte (figure 3.2.1.3.), les pertes eau chaude sont celles relatives au rseau intrieur et au rseau extrieur eau chaude. Les pertes en chaufferie centrale sont affectes la production de chaleur (voir chapitre 7). 3. Quand leau chaude est centralise avec production indpendante (figure 3.2.1.4.), les pertes eau chaude sont celles relatives au rseau intrieur et au rseau extrieur eau chaude. Les pertes en chaufferie centrale sont affectes la production de chaleur (voir chapitre 7).

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    Figure 3.2.1. 2 - Rseau commun au chauffage

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    Figure 3.2.1. 3 - Production mixte - Rseau indpendant

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    Figure 3.2.1. 4 - Production spare - Rseau indpendant

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    3.2.2 Electricit La production d'eau chaude sanitaire lectrique et la distribution sont tudies aux paragraphes suivants. La dcomposition du bilan est donne la figure 3.2.2.1. Chacun des paramtres fait lobjet dindications prcises quant sa dtermination ou son calcul dans la suite de ce chapitre.

    LIBELLE CODE INTERVENTION

    Besoins terminaux d'ECS [kWh/an] TEREC

    sur les utilisations

    +

    Pertes par les tuyauteries [kWh/an] PEREC sur le calorifuge des tuyauteries

    +

    Pertes par les ballons [kWh/an] PERPRODEC

    sur le calorifuge des ballons

    =

    Besoins de production [kWh/an] PRODEC

    x

    Rendement de production [-] COPAC

    sur la production

    =

    Consommation primaire ECS [kWh/an]

    COPRIMEC

    x

    Prix des kWh [FHT] PKWH

    sur la tarification

    =

    Consommation [FHT] FCOPRIMEC

    Figure 3.2.2.1. Synthse du bilan ECS

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    Les relevs

    Eau froide L'eau froide, eau potable produite partir des eaux de rivires et de nappes souterraines, est une temprature variable suivant les mois de l'anne et suivant la situation gographique. Pour la plupart des rgions de France, la temprature de l'eau froide varie de 5 6 [C] en hiver et de 14 15 [C] en t. C'est pourquoi la temprature moyenne prise en compte dans les calculs est gnralement de 10 [C]. On s'aperoit cependant que pour toute la bordure mditerranenne et la Corse, cette temprature varie de 9 10 [C] l'hiver et de 18 19 [C] l't. La moyenne annuelle est alors de 14,5 [C]. Les formules suivantes pourront donc tre corriges pour tenir compte de cet cart de temprature.

    Production La production d'eau chaude sanitaire peut tre directe ou indirecte. Pour la production directe, dans le cas de l'lectricit, les gnrateurs peuvent tre soit base de rsistances, soit base de pompe chaleur. Pour la production indirecte, un changeur intervient. Il est situ entre le fluide primaire et le fluide secondaire, constitu par le circuit d'eau chaude. Le fluide primaire peut tre produit par une chaudire lectrique (production par chaudires mixtes) ou par des rcuprateurs de chaleur sur circuits chauds (condenseur de machine frigorifique) ou encore par des capteurs solaires. Si l'on ajoute que la production peut tre accumulation dans un rservoir de stockage, ou sans accumulation (production instantane), ou toute autre solution intermdiaire (semi-accumulation ou semi-instantane), les solutions que l'on peut rencontrer sont en nombre important. Nous n'examinerons que les principaux. Distribution et bouclage Pour les installations consquentes, il existe en gnral, paralllement au circuit de distribution, un circuit de bouclage (on dit aussi recyclage). L'eau chaude venant du gnrateur parcourt le circuit de distribution au moment du puisage. S'il n'existe pas de bouclage, l'arrt du soutirage, l'eau se refroidit dans les "bras morts". Les bras morts sont acceptables si leur longueur n'est pas trop importante. Ceci explique que le bouclage soit inutile quand la production n'est pas trop loigne du puisage. La limite peut tre fixe une longueur maximale de 12 m et pour des diamtres de tube infrieurs 20 mm. Dans le cas de bouclage, la circulation permanente est videmment une source de pertes. Mais si on voulait l'abandonner, cela entranerait des temps d'arrive d'eau chaude longs, assez coteux, et surtout incompatibles avec le comptage individuel d'une part et le confort d'autre part.

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    Figure 3.2.2.2. : Exemple de bouclage ECS

    La prsence d'un clapet anti-retour sur le bouclage, est conseille pour viter toute circulation inverse dans les circuits.

    Traage lectrique Depuis quelques annes, on rencontre en remplacement du bouclage, un systme appel "traage lectrique" dont le principe est le suivant.

    Figure 3.2.2.3. : Exemple de traage lectrique ECS

    Un cordon chauffant constitu d'une rsistance lectrique est appliqu sur la tuyauterie de distribution ECS, entre le mtal et le calorifuge. La tuyauterie de bouclage ECS (voir figure 3.2.2.3) est alors supprime et avec elle, la pompe de circulation.

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    Mitigeurs manuels Dans le cas de mitigeurs manuels et en prsence d'un circuit de bouclage, bien vrifier l'emplacement du piquage du recyclage.

    A ne pas faire

    Oui

    Figure 3.2.2.4. : Mitigeur manuel et bouclage Dans le cas d'un branchement du bouclage en amont de l'eau froide du mitigeur, et lors de petits soutirages, l'eau chaude mitige est produite une temprature trop leve. Le rglage manuel est prvu pour mlanger un certain dbit d'eau la temprature de production, avec un certain dbit d'eau froide, 10 C. Or cette eau froide n'est plus 10 C mais varie entre 30 et 45 C, suivant la temprature mitige et le dbit soutir ! Ces problmes sont vits avec un mitigeur thermostatique sur le dpart gnral.

    Piquage du bouclage Les mesures sur site que nous avons effectues ont laiss apparaitre trop de dysfonctionnements de la production d'eau chaude sanitaire lectrique avec stockage, du fait d'un mauvais raccordement de la boucle de recyclage. En effet, le stockage repose sur le principe de la stratification dans les ballons. Lorsque le ballon est totalement la temprature dsire, par exemple 65 C en fin de priode creuse, les soutirages d'eau chaude (piquage en partie haute du ballon) sont compenss par l'introduction d'eau froide, en partie basse du ballon (figure 3.2.2.5). Au cours de la journe, l'eau froide va petit petit remplacer l'eau chaude, mais sans jamais se mlanger avec celle-ci, sauf dans une petite zone intermdiaire.

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    Figure 3.2.2.5. : Stratification dans un ballon de stockage Lorsqu'un bouclage est "piqu" en bas du ballon, on rinjecte de l'eau encore chaude (la chute sur une boucle est d'environ 5 C) dans de l'eau froide, et on cr un courant qui va avoir tendance mlanger toute l'eau du ballon et donc le refroidir. Si le bouclage est "piqu" en haut du ballon, on injecte de l'eau plus froide que celle du stockage dans la partie haute, et on dtruit aussi le principe de la stratification. Il est donc prfrable de raccorder le retour du bouclage indpendamment du stockage. On installera soit un rchauffeur lectrique, soit un stockage indpendant dont le volume est en rapport avec les besoins de la boucle.

    Figure 3.2.2.6. : Dissocier bouclage et stockage

    Cas de plusieurs ballons de stockage, srie ou parallle Dans le cas o il existe plusieurs ballons de stockage d'ECS, le soutirage (ou l'alimentation) en srie ou en parallle ne posera dilemme que si le volume total de stockage n'est pas utilis dans la journe. En effet, si la demande d'ECS est variable, cas des htels par exemple, avec un soutirage en srie, un seul ballon peut parfois suffire aux besoins. La puissance ncessaire au rchauffage est alors de la moiti de la puissance ECS : un seul ballon est mis en route. Cela peut tre intressant dans le cas de dlestage. La consommation lectrique est identique, que l'on rchauffe deux demis ballons ou un ballon entier, par contre la puissance lectrique ncessaire est deux fois plus importante dans le cas du rchauffage de deux demi-ballons. Si tout le volume stock est ncessaire journellement, que l'on soit en srie ou parallle ne changera ni la consommation ni la puissance lectrique.

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    Avec des ballons en parallle, il est ncessaire d'quilibrer hydrauliquement les circuits pour viter qu'un ballon soit vid plus rapidement que les autres. Dans le cas contraire, on obtient de l'eau mitige ds qu'un ballon est vide. On prfrera ainsi le branchement en srie d'autant plus qu'il n'existe dans ce cas qu'une seule zone de transfert entre l'eau chaude et l'eau froide. Pompe de brassage L'intrt d'une pompe de brassage, dans le cas de ballons de stockage multiples, est d'homoginiser la temprature en fin de chauffe. Il est important de vrifier que cette pompe fonctionne uniquement en fin de priode creuse. L'horloge de programmation doit tre parfaitement rgle.

    Traitement de l'eau On parle d'adoucisseur d'eau pour le traitement de l'eau froide entrant dans les ballons d'ECS. Plusieurs systmes sont utiliss. Le plus souvent l'eau est traite par des sels adoucisseurs ou des appareils lectriques lectrolyse. Le traitement est ralis au cours du soutirage. Lorsque le soutirage est trop important on trouve des systmes d'lectrolyse dans les ballons eux-mmes. Les rsidus sont rcuprs dans un pot boues. Il faut pour cela mettre l'eau des ballons en circulation. Attention au fonctionnement de cette pompe qui doit se faire en fin de priode de rchauffage.

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    RECAPITULATIF

    RELEVES EAU CHAUDE SANITAIRE Sur la production : - vrifier la prsence de l'automate tarifaire pour production en heures creuses et son

    fonctionnement, - relever la taille du ballon ; hauteur/diamtre, ou sa contenance sur la plaque

    signaltique, - relever la puissance lectrique sur la plaque signaltique galement - connatre l'ge du ballon - vrifier en "sonnant" l'enveloppe, qu'il y a bien un calorifugeage. Si c'est une

    jaquette rapporte noter la nature de l'isolant et son paisseur, - relever la temprature de dpart, - noter la prsence d'un compteur sur l'alimentation en eau froide du service de

    production ECS, - demander les consommations annuelles d'eau chaude sanitaire, ou dfaut (s'il n'y

    a pas de compteur) interroger sur l'utilisation de l'ECS, Sur la distribution et le bouclage :

    - noter le parcours des tuyauteries ou mesurer la longueur, - relever la nature et l'paisseur du calorifuge, - relever les diamtres de la distribution et du bouclage au dpart et en fin de circuit,

    pour dterminer un diamtre moyen, - relever les caractristiques du circulateur de bouclage, - noter s'il existe un mitigeur manuel ou thermostatique. Les questions se poser :

    - le stockage est-il adapt aux besoins ? - le tarif lectrique est-il adapt l'utilisation ? - existe-t-il un comptage lectrique spar ? - le calorifuge est-il suffisant, en bon tat ?

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    Consommation dnergie La consommation primaire d'eau chaude sanitaire COPRIMEC, se dcompose en besoins terminaux TEREC, en pertes par la distribution PEREC, et en pertes par la production PERPRODEC. (3.2.2) 1 COPRIMEC = TEREC + PEREC + PERPRODEC [kWh/an] On verra la fin de ce paragraphe, qu'avec une production par pompe chaleur, un coefficient de rduction viendra affecter chaque poste et qu'en cas de rcupration de chaleur, une minoration affectera les besoins terminaux. Les besoins terminaux d'eau chaude Les besoins terminaux annuels d'eau chaude sanitaire TEREC, exprims en kWh/an, peuvent s'crire : (3.2.2) 2 TEREC = TERECJ x NJEC TERECJ : consommation terminale quotidienne moyenne [kWh/j], NJEC : nombre de jours de consommation d'eau chaude par an [j/an]. Pour les logements et les bureaux, on considrera 335 jours (tous les occupants sont absents pendant environ 1 mois d't), pour l'enseignement on considrera 255 jours. La consommation relle sera prfre chaque fois qu'elle existe (prsence d'un compteur). Exprime en mtres cube d'eau, on obtient alors TEREC par la formule suivante : (3.2.2) 3 TEREC = CONSO x 1,163 x (TEC - TEF) [kWh/an] CONSO : consommation annuelle d'eau chaude en m3 TEC : temprature de production d'eau chaude en C TEF : temprature de l'arrive d'eau froide en C

    Toutes les formules utiliser pour dterminer les besoins deau chaude sanitaire sont identiques celles qui ont t donnes dans le paragraphe 3.2.1. Les pertes par la distribution Toutes les formules utiliser pour dterminer les pertes par distribution deau chaude sanitaire sont identiques celles qui ont t donnes dans le paragraphe 3.2.1. Le traage lectrique de la tuyauterie de distribution dECS est souvent utilis dans le cas dune production lectrique, ne serait-ce que pour viter de refroidir le ballon de stockage par un bouclage classique. Dans ce cas, le calcul des pertes est examin ci-aprs. Enfin, le stockage dECS permet de saffranchir des rseaux de distribution en caniveaux, car les productions sont ralises le lus prs possible de lutilisation.

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    TRAAGE Dans le cas d'utilisation de rubans chauffants, on ne trouvera que la tuyauterie de distribution d'eau chaude (pas de tuyauterie de bouclage). Ses pertes calorifiques sont alors compenses par le ruban lectrique, sauf pendant le temps o les soutirages importants ne ncessitent pas de rchauffage. Des tests raliss par les fabricants ont montr que 70 % des pertes de la tuyauterie sont compenses par le cordon lectrique et 30 % par le systme de production d'eau chaude. S'agissant d'lectricit dans les deux cas, on simplifiera le systme en considrant que l'nergie ncessaire au traage correspond aux pertes thermiques de la tuyauterie de distribution d'eau chaude. RESEAUX A DISTANCE Un des avantages de la production d'eau chaude sanitaire par l'lectricit est qu'elle peut tre ralise au plus prs de l'utilisation. On ne multipliera pas les productions l'infini, car les pertes par stockage deviendraient prpondrantes, mais on ne devrait pas rencontrer de rseaux de distribution entre btiments trop distants. Si le cas est rencontr malgr tout, les pertes par le bouclage en caniveau seront calcules grce la formule 3.2.1.24., o PERUNITJ sera corrig au prorata de l'cart de temprature entre l'eau de bouclage et l'ambiance si celui-ci est diffrent de 40. Les pertes de production Toutes les formules utiliser pour dterminer les pertes de production deau chaude sanitaire sont identiques celles qui ont t donnes dans le paragraphe 3.2.1. Lorsquil sagit de pertes de stockage dECS, il est ncessaire de connatre la surface extrieure des ballons. La plupart du temps, le volume (utile) du chauffe-eau ou du ballon, est mieux connu que sa surface. Bien qu'il n'y ait pas une relation stricte entre les deux, on fait gnralement peu d'erreur en utilisant la formule suivante : VOLEC 1 [m3] : SURFEC = 1 + 3 x VOLEC (3.2.2) 33 1 < VOLEC 2 [m3] : SURFEC = 2 + 2 x VOLEC 2 < VOLEC < 3 [m3] : SURFEC = 2 + 4 x VOLEC SURFEC :surface du ballon [m], VOLEC :volume (interne) du ballon [m3].

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    Bilan financier dexploitation La difficult d'tablir un bilan financier rside dans le fait qu'il existe une part fixe d'abonnement, et surtout des prix de kWh variables en fonction du tarif, des heures de la journe, et des mois de l'anne. L'tude tant mene pour un btiment (c'est--dire un abonn et un compteur lectrique) elle regroupe les diffrents usages, chauffage, eau chaude sanitaire, clairage... Le calcul de la consommation globale en francs regroupera tous ces postes. La seule faon de dterminer des conomies financires est de raliser le bilan financier complet avant et aprs intervention. De ce fait, les consommations calcules prcdemment (formules 3.2.2.1. 3.2.2.36.) doivent tre rparties sur les heures de la journe et sur les mois de l'anne pour leur faire correspondre un prix de kWh adapt.

    A - EAU CHAUDE SANITAIRE ELECTRIQUE A ACCUMULATION Bien que la consommation annuelle d'eau chaude ne se rpartisse pas uniformment sur les diffrents mois de l'anne, nous nous permettrons cette simplification. Dans le cas d'une production lectrique par accumulation, l'eau est rchauffe pendant les 8 heures creuses journalires propres tous les doubles tarifs, et qui se rpartissent sur 5 mois d'hiver et 7 mois d't. TARIF JAUNE ET TARIF VERT . Logements et bureaux : (3.2.2) 37 FCOPRIMEC = COPRIMEC x (0,452 PKHCH + 0,548 PKHCE FCOPRIMEC : consommation primaire d'eau chaude en FHT/an COPRIMEC : consommation primaire d'eau chaude en kWh/an PKHCH : prix hors taxes du kWh en heures creuses d'hiver PKHCE : prix hors taxes du kWh en heures creuses d't . Enseignement : (3.2.2) 38 FCOPRIMEC = COPRIMEC x (0,48 PKHCH + 0,52 PKHCE) . Etablissements de soins et htels : (3.2.2) 39 FCOPRIMEC = COPRIMEC x (0,414 PKCHC + 0,586 PKHCE) CAS DU TRACAGE ELECTRIQUE

    Dans le cas d'un traage lectrique, les pertes par la tuyauterie ne sont pas rchauffes uniquement pendant les heures creuses, mais tout au long de la journe. Dans la formule prcdente, il faut sortir de COPRIMEC, les pertes de distribution PEREC. Les formules 3.2.2.37 3.2.2.39 deviennent donc :

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    TARIF JAUNE

    . Logements et bureaux : (3.2.2) 40 FCOPRIMEC = (TEREC + PERPRODEC) x (0,452 PKHCH + 0,548 PKHCE)

    + PEREC x (0,138 PKHCH + 0,276 PKHPH + 0,195 PKHCE + 0,391 PKHPE)

    TEREC : Besoins terminaux d'eau chaude en kWh/an PERPRODEC : Pertes par production en kWh/an PEREC : Pertes de distribution en kWh/an PKHPH : Prix HT du kWh en heures pleines d'hiver PKHPE : Prix HT du kWh en heures pleines d't . Enseignement : (3.2.2) 41 FCOPRIMEC = (TEREC + PERPRODEC) x (0,48 PKHCH + 0,52 PKHCE) . Etablissements de soins et htels : (3.2.2) 42 FCOPRIMEC = (TEREC + PERPRODEC) x (0,414 PKHCH + 0,586 PKHCE)

    + PEREC x (0,138 PKHCH + 0,276 PKHPH + 0,195 PKHCE + 0,391 PKHPE)

    TARIF VERT . Logements et bureaux : (3.2.2) 43 FCOPRIMEC = (TEREC + PERPRODEC) x (0,452 PKHCH + 0,548 PKHCE)

    + PEREC x (0,036 PKP + 0,202 PKHPH + 0,176 PKHCE + 0,335 PKHPE + 0,251 PKHCE)

    PKP : Prix HT du kWh en pointe . Enseignement : (3.2.2) 44 FCOPRIMEC = (TEREC + PERPRODEC) x (0,48 PKHCH + 0,52 PKHCE)

    + PEREC x (0,036 PKP + 0,202 PKHPH + 0,176 PKHCE + 0,335 PKHPE + 0,251 PKHCE)

    . Etablissements de soins et htels : (3.2.2) 45 FCOPRIMEC = (TEREC + PERPRODEC) x (0,414 PKHCH + 0,586 PKHCE)

    + PEREC x (0,036 PKP + 0,202 PKHPH + 0,176 PKHCH + 0,335 PKHPE + 0,251 PKHCE)

    CAS DU RECHAUFFEUR DE BOUCLE

    Dans le cas d'un bouclage quip d'un rchauffeur de boucle, on applique exactement les formules (3.2.2.40 3.2.2.45). Il faut ressortir PEREC mais dans ce cas les pertes correspondent aux deux tuyauteries : distribution et bouclage d'eau chaude.

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    B - EAU CHAUDE SANITAIRE ELECTRIQUE SANS ACCUMULATION Il s'agit de production instantane ou avec stockage mais fonctionnant sans accumulation de nuit. Les mesures sur site que nous avons effectues pour cette tude ont montr que bien souvent, ds que le stockage prsente quelques dysfonctionnements, l'utilisateur dconnecte le relais tarifaire et l'installation fonctionne avec une production sur 24 heures. Par exemple, un bouclage piqu sur le ballon de stockage donne des priodes de fonctionnement en dents de scie trs rgulires ! Si l'on met part les utilisations trs particulires, en absence d'accumulation, le rchauffage de l'eau se produit anarchiquement mais surtout aprs les utilisations importantes qui ont lieu le jour plutt que la nuit. On considre dans la mthode qu'un quart du rchauffage se produit la nuit et trois quart pendant la journe. Le bilan financier s'tablit alors comme suit : TARIF JAUNE . Logements et bureaux : (3.2.2) 46 FCOPRIMEC =COPRIMEC x (0,14 PKHCH + 0,341 PKHPH + 0,136 PKHCE

    + 0,409 PKHPE) FCOPRIMEC : Consommation primaire d'eau chaude en FHT/an COPRIMEC : Consommation primaire d'eau chaude en kWh/an PKHCH : Prix hors taxes du kWh en heures creuses d'hiver PKHPH : Prix hors taxes du kWh en heures pleines d'hiver PKHCE : Prix hors taxes du kWh en heures creuses d't PKHPE : Prix hors taxes du kWh en heures pleines d't . Enseignement : (3.2.2) 47 FCOPRIMEC = COPRIMEC x (0,12 PKHCH + 0,36 PKHPH + 0,13 PKHCE + 0,39

    PKHPE) . Etablissements de soins et htels : 3.2.2) 48 FCOPRIMEC = COPRIMEC x (0,104 PKHCH + 0,313 PKHPH + 0,145 PKHCE

    + 0,438 PKHPE)

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    TARIF VERT Dans ce cas il faut tenir compte du fonctionnement pendant les heures de pointe, estim 2 heures sur les 4 heures journalires. . Logements et bureaux : (3.2.2) 49 FCOPRIMEC = COPRIMEC x (0,043 PKP + 0,298 PKHPH + 0,114 PKHCH

    + 0,409 PKHPE + 0,136 PKHCE) PKP : Prix hors taxes du kWh pointe . Enseignement : (3.2.2) 50 FCOPRIMEC = COPRIMEC x (0,045 PKP + 0,315 PKHPH + 0,12 PKHCH

    + 0,39 PKHPE + 0,13 PKHCE) . Etablissements de soins et htels : (3.2.2) 51 FCOPRIMEC = COPRIMEC x (0,039 PKP + 0,274 PKHPH + 0,104 HCH + 0,438 HPE + 0,145 HCE)

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    3.3 LES INTERVENTIONS SUR LEAU CHAUDE

    3.3.1 Combustible Les lments de base

    Il est ais de classer les interventions sur leau chaude en 5 familles essentielles : la rduction des tempratures deau, la rduction des dbits consomms, la rduction des pertes de chaleur, laugmentation des rendements de production, lutilisation des chaleurs gratuites ou la rcupration de chaleur. REDUCTION DES TEMPERATURES

    Les tempratures de distribution sont gnralement de lordre de 50 65C. Pour la vaisselle et la strilisation, il faut une temprature de 70C ou plus. Mais il serait anormal de se plier aux usages les plus exigeants, et il peut tre intressant de dconnecter les usages trs chauds et dutiliser une production ou un complment de production localis. La production des usages comportant un mlange, la rduction de temprature de distribution nentrane pas normalement de rduction des besoins terminaux. S lon descend au-dessous de 50-55C, on constate mme parfois le contraire. La rduction de temprature a donc surtout pour objet de rduire les pertes de chaleur dans les appareils et les circuits (PEREC et PERPRODEC). REDUCTION DES DEBITS

    Lutilisateur final ajustant lui-mme les dbits, il est gnralement difficile de modifier les usages terminaux (TEREC). Sauf sur trois points : - en utilisant des robinetteries spciales sur les usages du type douche ou lavage des mains, - en vitant les gaspillages dutilisation lis la ngligence (exemple : robinets fermeture automatique sur certains postes), - en rparant rgulirement les fuites (robinets, garnitures de pompes) ou en tenant de les amoindrir par un rducteur de pression. La majorit des mesures concerne aussi bien leau froide que leau chaude, mais il est trs difficile de mesurer lconomie sans observer les gaspillages et les fuites. Ce qui peut demander une observation un peu prolonge, souvent peu compatible avec la dure limite dun relev. Mais si le diagnostiqueur peut prciser les dbits et tempratures, il lui sera possible de prvoir lconomie par la relation simple suivante : (3.3.1) 1 TEREC1 = TEREC0 - 0,42 x DEBFU x (TEMPFU - 10) TEREC1 : besoins terminaux aprs intervention [kWh/an], TEREC0 : besoins terminaux avant intervention [kWh/an], DEBFU : dbit de fuite en litres par jour, TEMPFU : temprature moyenne de fuite [C]. REDUCTION DES PERTES DE CHALEUR Les pertes de chaleur ont t longuement commentes au paragraphe 3.2. Le moyen essentiel de les rduire outre labaissement de temprature (voir plus haut) cest lisolation thermique des appareils et tuyauteries. Les calculs correspondants sont indiqus au paragraphe 3.2.

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    AUGMENTATION DES RENDEMENTS DE PRODUCTION La plupart des interventions que lon peut faire sont classes ici avec la production de chaleur, cest--dire au paragraphe 7.3 qui dtaille les moyens et rsultats de ces amliorations. Nous noterons nanmoins ici les diffrentes interventions qui consistent : a) soit changer de gnrateur : - pour un gnrateur meilleur rendement (de combustion), - pour une pompe chaleur ; b) soit sparer les productions de chaleur chauffage eau chaude : - en installant un gnrateur deau chaude indpendant pour lt, - ou en installant un gnrateur deau chaude indpendant toute lanne. Les deux catgories ci-dessus (a et b) peuvent dailleurs tre couples. Les diffrences de consommations proviendront des diffrents rendements. Ces rendements sont indiqus au chapitre 7. RECOURS AUX CHALEURS GRATUITES La rcupration de chaleur peut se faire sur de multiples sources : eaux uses (exemple : laverie), condensats de vapeur, condenseurs frigorifiques, fumes de chaudire, incinrateurs, chappement de moteurs, partir de lnergie solaire ou olienne, etc. A chaque fois, il est trs difficile de faire un bilan si lon ne procde pas une prtude ne pouvant relever de donnes simples. Dans le cas de lnergie solaire, par exemple, il faut tudier lconomie en fonction du matriel envisag. Selon les cas, et les demandes, le diagnostic pourra ou non comporter une ou plusieurs de ces tudes particulires, dont lexamen ne relve pas du prsent guide. LA REDUCTION DES PERTES DE CHALEUR En adoptant les valeurs indiques au paragraphe 3.2, il est ais de calculer les rsultats obtenus aprs calorifugeage des tuyauteries et des ballons, ou changeurs. LES AMELIORATIONS DE PRODUCTION Ces amliorations sont examines au paragraphe 7.3.

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    3.3.2 Electricit Il est ais de classer les interventions sur l'eau chaude en 7 familles essentielles : la rduction des tempratures d'eau, la rduction des dbits consomms, la rduction des pertes de chaleur, l'adaptation du tarif lectrique, l'utilisation des chaleurs gratuites ou la rcupration de chaleur, le remplacement de matriel et le comptage.

    Rduction des tempratures Les tempratures de distribution sont gnralement de l'ordre de 50 65 C. Pour la vaisselle, il faut une temprature de 70 C ou plus. Mais il serait anormal de se plier aux usages les plus exigeants, et il peut tre intressant de dconnecter les usages trs chauds, et d'utiliser une production ou un complment de production localis. La production des usages comportant un mlange, la rduction de temprature de distribution n'entrane pas normalement de rduction des besoins terminaux. Si l'on descend au-dessous de 50-55 C, on constate mme parfois le contraire. La rduction de temprature a donc surtout pour objet de rduire les pertes de chaleur dans les appareils et les circuits (PERPRODEC et PEREC). Rduction des dbits L'utilisateur final ajustant lui-mme les dbits, il est gnralement difficile de modifier les usages terminaux (TEREC), sauf sur trois points : - en utilisant des robinetteries spciales sur les usages du type douche ou lavage des mains, - en vitant les gaspillages d'utilisation lis la ngligence : installer des robinets fermeture

    automatique sur certains postes, - en rparant rgulirement les fuites (robinets, garnitures de pompe) ou en tentant de les

    amoindrir par un rducteur de pression. La majorit des mesures concerne aussi bien l'eau froide que l'eau chaude, mais il est trs difficile de mesurer l'conomie sans observer les gaspillages et les fuites, ce qui exige une observation prolonge, souvent peu compatible avec la dure limite d'un relev. Mais si le diagnostiqueur peut prciser les dbits et tempratures, il lui sera possible de prvoir l'conomie par la relation simple suivante : (3.3.2.) 1 TEREC1 = TEREC0 - (0,42 x DEBFU x (TEMPFU - 10)) TEREC1 : besoins terminaux aprs intervention [kWh/an], TEREC0 : besoins terminaux avant intervention [kWh/an], DEBFU : dbit de fuite en litres par jour, TEMPFU : temprature moyenne de fuite [C].

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    Rduction des pertes de chaleur Les pertes de chaleur on t longuement commentes au paragraphe 3.2. Le moyen essentiel de les rduire - outre l'abaissement de temprature (voir plus haut) - c'est l'isolation thermique des appareils et tuyauteries, et le remplacement du calorifuge usag. Chaque fois que les tuyauteries de distribution sont de longueur importante, il faut tudier le remplacement de la production centralise par des petits chauffe-eau de 30 litres directement installs sur le point de puisage. Adaptation du tarif lectrique Gnralement la production d'eau chaude sanitaire n'est pas la seule utilisation rattache au poste de comptage EDF. Si l'on fait varier un point important de la consommation, ou la rpartition sur les priodes tarifaires, il est judicieux de simuler la nouvelle facturation annuelle avec un tableur adapt. En cas de possibilit d'volution la baisse, un nouveau tarif sera ngoci avec EDF. Recours aux chaleurs gratuites La rcupration de chaleur peut se faire sur de multiples sources : eaux uses (exemple : laverie), condensats de vapeur, condenseurs frigorifiques, fumes de chaudire, incinrateurs, chappement de moteurs, partir de l'nergie solaire ou olienne, etc. A chaque fois, il est trs difficile de faire un bilan si l'on ne procde pas une prtude ne pouvant relever de donnes simples. Dans le cas de l'nergie solaire, par exemple, il faut tudier l'conomie en fonction du matriel envisag. Selon les cas, et les demandes, le diagnostic pourra -ou non- comporter une ou plusieurs de ces tudes particulires, dont l'examen ne relve pas du prsent guide. Remplacement du matriel Le remplacement du matriel usag est bien sr prconis, mais il s'agit galement de remplacer le matriel inadapt (stockage insuffisant par exemple). La puissance prvoir pour un chauffe-eau lectrique accumulation est denviron 12 W par litre de stockage. Il est prfrable dinstaller des appareils verticaux dont la constante de refroidissement est meilleure que celle des appareils horizontaux. Pour les appareils verticaux, prfrer des appareils de catgorie B dont les pertes sont moins importantes que celles des appareils de catgorie A. Le calorifuge est plus performant.

    Catgorie B vertical Chauffe-eau actuel Economie [kWh/an] (*) Hors catgorie 2 000 Horizontal 1 880 Catgorie A 350

    (*) Ces valeurs dcoulent des constantes de refroidissement dun stockage de 1000 litres. Une extrapolation peut-tre ralise pour des chauffe-eau de 500 1500 litres.

    Figure 3.3.2. 1. Economie par installation dun chauffe-eau vertical de catgorie B (pour 1000 l)

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    Comptage Le comptage de l'eau chaude permet un suivi des consommations, et la dtection rapide des incidents que sont surtout les fuites. Un compteur divisionnaire lectrique peut galement tre prconis lorsque la production est importante. Si l'on connait la temprature de production, le rendement de l'installation peut ainsi tre calcul pour quantifier les pertes de stockage et de distribution.

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    RECAPITULATIF

    INTERVENTIONS EAU CHAUDE SANITAIRE

    Sur la tarification - Autorisation de marche par horloge tarifaire - Accumulation de nuit - Fonctionnement du brassage en fin de priode nuit Sur la production - Abaissement de la temprature de production - Dtartrage des pingles chauffantes - Calorifugeage des ballons - Adaptation du stockage aux besoins - Dcentralisation suivant les usages ou les principes - Comptage eau froide du ballon ECS - Comptage lectrique - Remplacement des appareils vtustes - Systmes de rcupration de chaleur Sur la distribution

    - Calorifugeage des tuyauteries - Remplacement du bouclage par le traage - Sparation du rchauffage de la boucle - Temprature de boucle autorise pendant l'inutilisation - Pose d'un mitigeur thermostatique au dpart - Production terminale ou dcentralise

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    Instrumentation L'instrumentation est toujours utile pour vrifier le fonctionnement d'une installation, ou simplement pour "l'imaginer"! En effet, le fonctionnement "projet" n'est pas toujours le fonctionnement rel. L'instrumentation que nous proposons peut tre ralise en tout ou partie, et elle peut tre dfinitive (cas d'une Gestion Technique Centralise) ou temporaire (quelques semaines pour voir "vivre" l'installation). On parle d'enregistrements et non de mesures, car moins de rester 24 heures sur 24 devant des afficheurs, on ne connat pas, avec des mesures, l'volution des paramtres. Les valeurs enregistrer sont, dans un ordre croissant d'intrt :

    - consommation deau par compteur volumtrique impulsions sur l'arrive d'eau froide alimentant les ballons d'eau chaude. Il faut prendre toutes les prcautions ncessaires pour le choix de ce compteur (temprature d'utilisation, dbit nominal de soutirage,...) et pour le choix de son emplacement (longueur droite suffisante) - temprature de dpart ECS, - consommation lectrique par compteur impulsions sur l'alimentation lectrique des ballons, - temprature de stockage, - temprature du bouclage, - temprature de l'eau froide.

    Les trois premiers types denregistrements cits sont les plus importants. Le compteur d'eau permet de connatre les quantits d'eau consommes. Lorsqu'il est quip d'un metteur d'impulsions (1 impulsion tous les litres ou tous les 10 litres...), une scrutation suivant un pas rgulier permet de noter les pointes, les fuites d'eau, etc... Il est possible d'intervenir rapidement en cas de dfaut sur la distribution. La temprature de dpart ECS permet de noter les dysfonctionnements intervenant sur la production. Le compteur lectrique permet de vrifier la rptitivit des consommations. Lorsqu'il est quip d'un metteur d'impulsions il permet de vrifier que le fonctionnement est bien ralis en heures creuses par exemple. Pour le diagnostic, on se servira des instruments en place, mais c'est surtout l'analyseur lectrique qui va permettre l'auscultation de l'installation. Les enregistrements de la puissance transcrits en graphiques en fonction de l'heure font tat des priodes de marche et d'arrt. Le dcalage d'une priode d'heures creuses vers la priode d'heures pleines n'est pas inhabituel lorsque le compteur gnral n'est pas lectronique ou de faon gnrale lorsqu'il n'y a pas d'asservissement.

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    Quelques ratios Nous tenons prciser en introduction que l'utilisation de ratios est parfois source d'erreurs graves. L'idal est, sans aucun doute, de pouvoir raliser des mesures et des enregistrements sur les installations. Les consommations d'eau chaude sont les suivantes : CoSTIC : (Guide Diagnostic Thermique 1987) Logement 3 P : 130 l/j. logement (avec 3 personnes) Dans le cas d'absence de comptage, majorer de 45 % Internats : 60 l/j. occupant Casernes : 40 l/j. occupant Htels (**) : 125 l/j. lit occup Restaurants : 12 l/repas Cuisines collectives : 13 l/repas Hpitaux : 130 l/j. lit Bureaux : 5 l/j. personne Salles de sports : 65 l/visiteur Piscines : 86 l/visiteur AICVF : (Guide ECS 1991) Logement 1 P : 75 l/j. soit 1020 kWh/an Logement 2 P : 105 l/j. soit 1420 kWh/an Logement 3 P : 150 l/j. soit 1930 kWh/an Logement 4 P : 180 l/j. soit 2440 kWh/an Logement 5 P : 240 l/j. Htels (*) : 75 l/j. chambre Htels (***) : 135 l/j. chambre Internat : 35 l/j. lit Cantine : 9 l/j. repas Hpitaux : 55 l/j. lit

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    Rglementation

    Lors de la ralisation d'une installation de production et de distribution d'eau chaude sanitaire, les rglementations appliquer sont nombreuses. Nous allons essayer d'en faire ici un bref "inventaire". Ces rglementations peuvent se diviser en quatre familles : - installations sanitaires, - installations de plomberie, - installations nergtiques, - conomies d'nergie.

    Les textes cits ci-aprs tant de nature diffrente dans leur contenu et dans leurs modalits d'application, on peut distinguer :

    - les lois, dcrets, arrts dont l'application est obligatoire, - les textes dont l'application n'est obligatoire que s'ils sont homologus par un dcret ou

    un arrt ou s'ils sont explicitement cits dans le cahier des charges tels que les circulaires, les normes, les DTU (cahier des charges et rgles de calcul), les avis techniques sur les matriaux et matriels, etc...

    En fait, ces documents reprsentant les rgles de l'art, il est prfrable, dans tous les

    cas de suivre leurs prescriptions, les experts et les tribunaux se rfrant gnralement eux.

    Installations sanitaires

    La rglementation relative aux installations sanitaires peut se dcomposer de la manire suivante :

    - rglementation relative l'hygine qui relve du rglement sanitaire dpartemental type,

    - rglementation relative aux installations sanitaires par catgorie de locaux. Installations de plomberie

    Les normes dans ce domaine sont trs nombreuses et peut les regrouper en quatre groupes : - NFC 73 100 73 235 - Appareils lectrodomestiques et leurs accessoires, - NFE 29 141 21 149 - Robinetterie du btiment, - NFE 44 001 44 290 - Pompes hydrauliques, - NPE 41 201 41 204 - Code des conditions minimales d'excution des travaux de

    plomberie et installations sanitaires urbaines.

    A ces normes, il faut ajouter le DTU 60-1, Cahier des charges applicables aux travaux de plomberie sanitaire pour les btiments usage d'habitation, qui est le principal document connatre pour raliser une installation de distribution d'eau chaude correcte, ainsi que le rglement dpartemental type qui dfinit les exigences relatives l'hygine.

    Enfin, il faut citer l'arrt du 23 juin 1978 qui fixe les puissances, les tempratures et la pression des installations fixes destines au chauffage et l'alimentation en eau chaude des btiments.

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    Installations nergtiques

    Toutes les installations lectriques devront tre conformes la norme NF C 15-100 "Excution et entretien des installations lectriques de premire catgorie".

    A cette norme, vritable "bible" de l'lectricit, il faut ajouter pour les logements le DTU

    70-1 "Installations lectriques des btiments usage d'habitation, le DTU 70-2 "Installations lectriques des btiments usage collectif, bureaux, assimils, bloc sanitaires et garages".

    Economies d'nergie

    Depuis le 29 octobre 1974, la rglementation demande que les installations soient conues et ralise de manire pouvoir dterminer les quantits de chaleur (dans le prsent, le volume d'eau chaude) fournies chaque local occup titre privatif.

    Le texte le plus rcent et reprenant quasiment l'ensemble de la lgislation est le dcret n 79-1232 du 31.12.1979.

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    3.3.3 Eau chaude sanitaire solaire Comme nous lavons vu prcdemment propos des nergies naturelles (voir paragraphe 2.5.), lapplication majeure de la conversion solaire thermique concerne en France, la production deau chaude sanitaire. Les systmes deau chaude sanitaire solaire sont dcrits au paragraphe 7.1. La mthode de calcul des conomies apportes par le recours lnergie solaire est explicite au paragraphe 7.3.

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    BIBLIOGRAPHIE [1] Guide de Diagnostic Thermique - 1987 AFME chez EYROLLES [2] QUALITA N 35 - Octobre 1993 [3] Documents tarification - CFE [4] Guides sectoriels AICVF (Bureaux) [5] Cahier du CSTB n 205 [6] 300 questions pratiques d'lectricit dans le btiment CEGIBAT Le Moniteur 1992 [7] DTU Avril 1982 - Rgles TH Q77. Mise jour du calcul du coefficient G des logements [8] Consommation lectrique des auxiliaires pour le chauffage, l'eau chaude sanitaire et la

    ventilation - CoSTIC/EdF [9] Chauffage et conditionnement lectriques des locaux. Roland WOLF chez EYROLLES - 1974. [10] Guide ECS - AICVF - PYC EDITION 1991 [11] Kit India - LC ECS (CoSTIC)

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