Une production d'eau chaude sanitaire associée à la production de chaleur pour le chauffage se rencontre dans les chaufferies d’immeubles classiques fioul-gaz ou dans les sous-stations de chauffage urbain. Lorsque le réchauffage de l'eau froide n’est pas assuré par la production de chaleur, l’eau chaude devient autonome. 

Alors que, contrairement au chauffage, l’eau chaude sanitaire (ECS) prend une place croissante dans les dépenses énergétiques des logements, notamment sous l’impulsion des nouvelles évolutions réglementaires, la question se pose de savoir quel équipement sera le plus performant.
Par ailleurs, les Français sont de plus en plus demandeurs en économies d’énergie, mais aussi en confort, dont l’eau chaude n’est pas le moindre terme. Alors comment concilier cette quadrature du cercle ? Un petit tour des équipements existants permet de faire le point.

Deux solutions essentielles.
La production d’ECS peut être assurée:

Par un réchauffage de l’eau froide associé à une production de chaleur.

Dans ce dernier cas, on aura de l’eau chaude :
- dans un préparateur instantané, échangeur de chaleur alimenté par de l'eau du circuit d'eau de chauffage, qui transmet sa chaleur à l'eau du circuit d'eau chaude sanitaire,
- dans des ballons de stockage, dont le réchauffement est assuré de la même manière par de l'eau du circuit d'eau de chauffage.
L’accumulation en ballon exige beaucoup de place, mais se contente d'une faible puissance et est bien adaptée aux petites chaufferies.
La préparation instantanée convient aux grosses chaufferies qui peuvent fournir une plus grande puissance. Les deux systèmes peuvent aussi être combinés pour assurer une meilleure régularité dans la fourniture d'une eau chaude à volonté et à température constante dans les moments de grosse consommation.
Par une production autonome et indépendante par rapport à la production de chaleur, si les besoins en chauffage et en ECS sont très différents.
Au niveau des appareils indépendants, le choix est vaste, échangeur à plaques, préparateurs indépendants et accumulateurs à gaz couvrent tous les systèmes de production.

Centralisée ou décentralisée ?
Pour répondre aux différentes exigences des usagers d’un immeuble, plusieurs solutions se présentent : une production centralisée ou décentralisée d’une part et instantanée, semi-instantanée ou accumulée d’autre part. L’une est plus rentable, mais plus difficile à gérer, l’autre laisse plus de liberté aux usagers de chaque appartement et le responsabilise sur ses dépenses.

La production centralisée offre des avantages certains en termes de coûts d'investissement et de maintenance, rendement et souplesse de fonctionnement, etc. Regrouper la préparation d'eau chaude dans une seule chaufferie donne lieu à un coût d'installation inférieur à la somme des coûts des installations individuelles. On obtient aussi une diminution de l’encombrement de l’installation et du coût de maintenance puisqu’il n’y a qu’un seul appareil de production et un seul conduit d'évacuation des gaz brûlés. Cependant, il peut y avoir une confusion au niveau de la répartition de la consommation en fonction des usagers. Il est certes possible de mettre des compteurs fournissant des relevés, mais la gestion est alors plus lourde à supporter. À cela s’ajoute un manque de souplesse dans l'adaptation aux besoins des différents utilisateurs. La décentralisation ou production directe donne de meilleurs rendements. L'installation peut être décentralisée auprès de chaque bâtiment d’un ensemble, voire de chaque point de puisage, ce qui est impossible avec la centralisation, qui génère des pertes par les tuyauteries. On peut aussi penser à une production semi centralisée, qui comprend une production commune à plusieurs points de puisage rapprochés. Ce compromis permet de limiter le nombre d'équipements de production d'ECS, tout en réduisant la longueur du réseau. On estime que les produits les plus performants sont les appareils directs au gaz, car il n’y a plus de pertes causées par un échangeur de plus entre la chaudière et le ballon.

La production d’ECS indépendante : l’instantané…

En instantané, la puissance installée est égale au débit de pointe et il n’y a pas de réserve d’eau, tandis qu’en semi-instantané, on a moins de puissance installée, mais un stockage suffisant pour écrêter les pointes. La production d’ECS instantanée est assurée essentiellement par un préparateur instantané gaz et un échangeur instantané à plaques.
Ces appareils, faciles à installer, permettent un gain de place et de poids appréciable en raison de l’absence de stockage (les risques de légionellose sont réduits). Mais les inconvénients sont aussi nombreux. La production instantanée demande généralement une puissance de générateur très importante.
Au niveau de l’utilisateur, la température ne reste pas stable en raison du temps de réponse des éléments mécaniques de l'installation. Enfin, le rendement de production de la chaudière n’est pas optimisé : il est indispensable de maintenir une chaudière mixte en permanence à température élevée (minimum 70 °C) pour garantir un temps de réponse minimum lorsqu'une demande apparaît. En outre, en l'absence de réservoir tampon, chaque puisage va entraîner la mise en route de l'installation pour des temps très courts, ce qui est défavorable pour le rendement de combustion.

... et le semi-instantané

Proche de la production d’eau chaude instantanée, la production semi-instantanée implique généralement la séparation entre le stockage et le générateur (la chaudière…). Ce système est particulièrement adapté aux installations possédant une chaudière de puissance limitée ou lorsqu'un échangeur à plaques instantané ne suffit plus à fournir seul un débit d'eau chaude sanitaire important.
Un échangeur à plaques récupère la chaleur à partir de la chaudière pour fournir en quantité suffisante une ECS à la température souhaitée et stocke cette eau chaude dans un ballon tampon, celui-ci permettant de garder en réserve l’ECS et de subvenir aux besoins en période de pointe en faisant face à des pointes de consommation élevées, sans pour autant devoir installer une puissance d’échangeur trop importante. Pour faire face à des besoins évolutifs, on adjoint des plaques ou des modules supplémentaires.
Certaines chaudières peuvent être raccordées à des ballons électriques existants, qui sont alors utilisés pour stocker l'eau préchauffée par la chaudière. La nouvelle installation n'étant plus uniquement à accumulation, elle nécessite moins de capacité de stockage (certains des ballons existants peuvent être supprimés).
D'autres fabricants ont mis au point des chauffe-eau avec volume tampon intégré ou accumulateur gaz, qui offrent un débit d’eau chaude important et une mise en température rapide. À noter : la production semi-instantanée offre un stockage minimum destiné à absorber les variations de température de soutirage, tandis que la production semi accumulée offre un stockage plus important et couvre les besoins de pointes sur dix minutes.

Les préparateurs à accumulation : à gaz et électriques

Ces appareils sont conçus pour chauffer et maintenir en température un volume d'eau important, afin de distribuer de grandes quantités d'eau chaude à plusieurs postes de puisage. Avec un préparateur gaz à accumulation, l'eau est chauffée avant et durant les puisages. La reconstitution de la réserve d'eau chaude est rapide (entre 20 et 90 minutes, suivant les modèles) et à tout moment, ce qui permet de mieux gérer des puisages importants et exceptionnels. Par ailleurs, le principe de l'accumulation offre la possibilité de changer plus facilement le combustible de l'unité de production de chaleur, et même d'intégrer une production solaire ou par pompe à chaleur. Malheureusement, ces appareils sont généralement équipés d'un brûleur atmosphérique restant ouvert en permanence vers la cheminée : une part de la chaleur stockée est ainsi évacuée. Il en résulte des pertes à l'arrêt plus importantes que pour un ballon totalement fermé (ballon électrique ou ballon avec serpentin d'eau chaude) et le rendement saisonnier diminue. Avec une production d’ECS accumulée électrique, la puissance nécessaire implique d’éviter une production instantanée, un système de stockage permettant de tirer partie des heures creuses, en dissociant le rythme de la production des variations brusques de la demande et lissant les pointes (rôle de tampon). La puissance à mettre en œuvre est faible car le réchauffage est généralement calculé sur huit heures de nuit, ce qui permet l'abonnement à des tarifs d'énergie avantageux. Inconvénients : il génère une perte d'énergie par les parois et le volume du stockage ECS est très important car il doit correspondre au besoin journalier total. Avec l’énergie électrique et hors période de réchauffage, aucun appel de puissance ne peut être effectué, d’où des ruptures de service possible. Avec l'abaissement progressif de la température de l'ECS (au fur et à mesure des soutirages, l'eau froide remplace l'eau chaude dans le stockage), les risques liés aux développements de bactéries augmentent.
Dossier réalisé par Michèle Fourret et Universimmo.com pour Copropriété et Travaux - n°18 Eté 2011

 Source : Universimmo