Production eau chaude sanitaire, accumulation, semi instanée, générateur, échangeur, bouclage
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Production eau chaude sanitaire
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Différents modes de production ECS

La production d'ECS est dimensionnée en tenant compte de la capacité et de la puissance à installer afin de permettre la satisfaction de l'ensemble des besoins sur l’ensemble de la journée.

Les principaux critères généralement admis sont :

  • le débit instantané
  • le débit de pointe sur dix minutes
  • le débit horaire maximal
  • la consommation globale journalière

L'évaluation de ces critères doit tenir compte de nombreux paramètres qui rendent aléatoire toute méthode de calcul empirique, et doit faire appel à l'expérience propre de chacun, constructeur, prescripteur ou installateur.

Ces critères sont de plusieurs types :

  • Quantitatif : nombre de personnes, de points de puisage, de chambres, de logements.
  • Qualitatif : type de logement, catégorie d’hôtel, caractéristiques de l’équipement (douche, baignoire, etc.)

On peut classifier les différents modes de production d’ECS en :

  • production instantanée,
  • production semi-instantanée
  • production semi-accumulation,
  • production en accumulation.

La différence entre ces types de production provient du rapport entre la puissance de production et le volume de stockage choisi pour assurer le confort d’utilisation.

On peut classifier les différents modes de production d’ECS en :

  • production instantanée,
  • production semi-instantanée ou en semi-accumulation,
  • production en accumulation.

 

Préparation instantanée

Le système est instantané lorsqu'il ne dispose d'aucune réserve d'eau chaude sanitaire. Sa puissance est suffisante pour absorber les débits de pointes, toute l'eau froide est réchauffée au moment où elle est soutirée.

Cela conduit à prévoir une puissance d'échange et de production de chaleur importante, avec de fortes variations à prévoir dans le temps en fonction de la répartition des périodes de soutirage.

Dans ce système, toute l'ECS est produite à partir de l’échangeur qui délivre instantanément les besoins appelés. L'échangeur et la chaudière doivent donc être calculés pour satisfaire toutes les pointes de consommation.

L'échangeur est alimenté en eau chaude primaire à débit constant et température variable par l'intermédiaire d'une vanne 3 voies de mélange (le circuit primaire est maintenu à température constante). Une sonde sur la sortie ECS contrôle la température de l'eau en sortie et agit sur la vanne 3 voies au niveau primaire.

 

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Préparation semi-instantanée

Le système est semi-instantané lorsque la capacité tampon est suffisante pour absorber les variations de température de soutirage.

Il ne peut répondre aux pointes en 10 minutes sans sur-dimensionner l'échangeur.

Pour l'habitat, la quantité stockée est tout au plus de 15 litres par logement.

La puissance de l'échangeur est calculée pour satisfaire les besoins de l'heure de pointe.

Ces installations sont généralement réalisées avec un échangeur à plaques associé à un ballon de stockage

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Préparation semi-accumulation

Le stockage est important et couvre à la fois les besoins de pointes sur 10 minutes et les consommations sur 1 à 2 heures. La puissance doit être suffisante pour permettre la remise en température du stock entre deux pointes

Pour l'habitat, la quantité stockée est tout au plus de 30 litres par logement.

Ces installations sont généralement réalisées par l’intermédiaire d’un réservoir équipés d'un réchauffeur en épingle ou en serpentin.

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Production à accumulation

Avec le système à accumulation le stockage représente la totalité de la consommation journalière
Ce système est plus adapté aux ballons électriques et ne présente pas d'intérêt dans les installations fonctionnant au gaz.

Le manque de place et les risques de développement bactériens font que ces solutions sont de moins en moins utilisées en collectif.

Le stockage est égal à la consommation journalière, la puissance correspondant à la puissance de réchauffage en 6 à 8 heures (heures creuses, nuit) : il s’agit de la préparation en accumulation.

L'évaluation des besoins en logement collectif est fondée sur la consommation moyenne journalière d'un logement, dit standard, de 160 litres d'eau à 60° C. Ce logement standard de référence correspond à un appartement de 3 à 4 pièces occupé par 3 ou 4 personnes et comportant les équipements suivants :

  • un évier en cuisine
  • un lavabo
  • Une baignoire standard.

Un immeuble collectif est défini par nombre N de logements standards défini par la formule suivante : N = Somme (n x Ce) où n représente un nombre de logements ayant un même équipement et Ce le coefficient de correction correspondant. Le coefficient Ce est nécessaire pour tenir compte des disparités d'équipement avec le logement standard.

 

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Programme de dimensionnement en production eau chaude sanitaire

 

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LES CHARGES D'EAU CHAUDE SANITAIRE (ECS)

Les charges d'eau chaude sanitaire (ECS) sont calculées à partir de la quantité d'eau chaude ou de chaleur consommée mesurée par des compteurs individuels qui normalement équipent les appartements. A ces consommations individuelles sont ajoutés les frais d'entretien et de réparation des équipements communs de production et de distribution.

Pour le calcul de l'eau chaude sanitaire nous avons besoin des données suivantes :

  • Température de l'eau froide d'alimentation du chauffe-eau : 12°C est la température moyenne sur une année (l'eau froide est plus froide en hiver qu'en été)
  • Température d'eau chaude sanitaire : 55°C (C'est de l'eau chaude qui transite dans le compteur de l'appartement (Il est interdit de puiser de l'eau au-dessus de 60°C)
    1,163 : On a besoin 1,163 kWh en énergie pour élever la température de 1°C pour 1 m3 d'eau.
  • Le tarif EDF heures creuses: 0.0964 €/kWh TTC (tarif au 01/01/2013 hors abonnement)
  • Le tarif EDF heures pleines: 0.1391 €/kWh TTC (tarif au 01/01/2013 hors abonnement)

Calcul énergétique pour produire de l'eau chaude sanitaire (ECS)

Concernant des installations collectives le système de production d'eau chaude sanitaire est de type par accumulation (C'est-à-dire que l'eau chaude est stockée dans des gros réservoirs et la capacité correspond en principe à la consommation journalière).

La température de stockage est généralement plus élevée dans les réservoirs (80°C) mais la distribution d'eau dans les canalisations est ramenée à une température qui ne doit pas être supérieure à 60°C, c'est la réglementation qui l'exige.

Le fonctionnement d'une installation de production d'eau chaude sanitaire n'est jamais parfait, des pertes d'énergie ont lieu comme par exemple directement sur les chauffe-eau et sur le réseau de distribution. Les pertes énergétiques sont estimées globalement en moyenne à 10 à 15% en sachant que le départ général au niveau de la production ECS se fait à 60°C

Pour chauffer 1 m3 d'eau de 12°C à 60°C (C'est le m3 d'eau qui transite au compteur plutôt à 55°C suite à la chute de température dans le réseau) il faut donc dépenser en production d'énergie en sachant que les pertes par distribution sont intégrées dans le différentiel de (60 - 12°C), 0,90 sont les pertes thermiques des réservoirs ECS :

(1,163 x (60 – 12) x 1000) / 0,90 = 62,03 kWh pour 1 m3 d'eau chaude

Calcul de du coût de facturation pour produire 1 m3 d'eau chaude sanitaire (ECS) relevé au compteur.

Le réchauffage de l'eau chaude se fait pendant la nuit durant les heures creuses, seule éventuellement une relance de jour peut se produire de temps à autre en cas de surconsommation dans la journée ce qui est rarement le cas.

Dans notre cas avec un fonctionnement en heures creuses, le coût de la consommation de l'énergie à produire de l'eau chaude reviendrait à 62,03 x 0,0964 = 5,98 € TTC / m3 (Ceci n'est que le coût énergétique en consommation d'électricité)

En plus du coût énergétique, il faut donc rajouter le prix de l'eau froide qui s'ajoute au coût énergétique à produire de l'ECS estimé à 3 € dans le cas présent (Ceci dépend du lieu) : Soit un coût global de 5,98 + 3 = 8,98 € TTC / m3 relevé au compteur.

On peut ensuite rajouter le coût de la maintenance et de l'entretien de l'installation, mais ceci ne devrait pas représenter plus de 10%.

Pour info : Avec un fonctionnement en heures pleines, le prix de l'eau chaude reviendrait à 62,03 x 0.1391 = 8,63€ + 3 = 11,63 € TTC / m3

 

 

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