Un chauffe-eau, aussi appelé ballon d'eau chaude ou cumulus, est un appareil essentiel dans de nombreux foyers pour fournir de l'eau chaude sanitaire. Il existe plusieurs types de chauffe-eau, chacun ayant ses spécificités en termes de fonctionnement et d'alimentation.
Les Principes de Base du Fonctionnement d'un Chauffe-Eau
Le fonctionnement d'un chauffe-eau est simple : il utilise une source de chaleur pour chauffer un réservoir d'eau. La source de chaleur peut être une résistance électrique, un brûleur à gaz ou des capteurs solaires. L'eau chaude est ensuite stockée et mise à disposition à tout moment.
La plupart du temps, un chauffe-eau électrique fonctionne à accumulation, c’est-à-dire qu’il ne chauffe pas l’eau en continu mais accumule une quantité d’eau chaude pour les besoins journaliers. L’eau froide qui entre est chauffée par une résistance électrique et remonte progressivement vers le haut du réservoir.
Car, à l’instar de l’air, l’eau chaude a une densité plus faible que l’eau froide : elle est donc plus légère et prend naturellement de la hauteur. En revanche, l’eau froide, naturellement plus lourde, reste au fond de la cuve. C’est ce principe physique qui est à l’origine du nom de stratification : l’eau, à des températures différentes, forme des couches (des « strates ») qui ne se mélangent pas.
Le Brise-Jet : L'Équilibre Entre Eau Froide et Eau Chaude
L’arrivée de l’eau froide sous pression pourrait altérer cet équilibre, c’est pourquoi de nombreux chauffe-eau électriques intègrent un brise-jet fixé sur la canne d’arrivée d’eau froide et qui va « casser » la pression de l’eau injectée dans le bas de la cuve. Le brise-jet permet donc de préserver la répartition naturelle des couches d’eau en fonction de leur température.
Les Différents Types d'Alimentation
Un chauffe-eau peut être alimenté de deux manières principales : en alimentation permanente ou en heures creuses.
Alimentation Permanente
Lorsque votre chauffe-eau est mis en alimentation permanente, il n’y plus de contacteur qui active la chauffe pendant les heures creuses. Celle-ci se fera à n’importe quel moment lorsque la sonde du thermostat détectera une baisse de plusieurs degrés de l’eau dans la cuve.
Alimentation en Heures Creuses
Quand votre chauffe-eau fonctionne avec un abonnement heures creuses, la chauffe se fera pendant les heures creuses avec un contacteur spécifique installé dans votre tableau électrique. L’alimentation est limitée par votre fournisseur à 8h par jour en général la nuit.
Vous allez ensuite consommer au fil de la journée l’eau accumulée dans le ballon. Celui-ci se remettra en chauffe uniquement durant la période d’heures creuses suivante (généralement la nuit suivante). En dehors de cette période, le chauffe-eau n’est plus sous tension.
C’est le contacteur Heures Pleines /Heures Creuses qui reçoit une « impulsion » électrique et qui permet de déclencher la chauffe.
Consommation Électrique et Tarification
Dans les deux cas, la consommation d’eau chaude reste identique, la consommation électrique est quasiment la même. En effet, c’est toujours le thermostat qui gère la chauffe en fonction des besoins. La vraie différence se situe au niveau de la tarification (abonnement + prix du kW).
Plus vous avez d’équipements électriques qui fonctionnent la nuit, plus l’abonnement heures creuses sera rentable. S’il n’y a que votre chauffe-eau qui « tourne » la nuit, privilégiez une alimentation permanente.
Les Différents Types de Chauffe-Eau
Il existe plusieurs types de chauffe-eau. Leur fonctionnement est globalement similaire, avec cependant quelques disparités :
- Le chauffe-eau électrique rond à accumulation est conçu pour ne chauffer qu'une seule fois par jour (sur les heures creuses) mais peut être forcé pour re-chauffer dans la journée si nécessaire.
- Le chauffe-eau électrique plat ou carré à semi-accumulation chauffe l'eau une fois par jour, mais s'il détecte un besoin supplémentaire (lorsque la consommation atteint la totalité de la production), il peut enclencher une chauffe supplémentaire.
- Le chauffe-eau thermodynamique utilise comme source d'énergie principale l'air (ambiant ou extérieur) et peut chauffer une ou plusieurs fois par jour selon le modèle et le paramétrage que vous choisissez.
Les Composants Essentiels d'un Chauffe-Eau
Le fonctionnement d’un ballon d’eau chaude est possible grâce à quelques pièces maîtresses. Voici les composants essentiels qui permettent au ballon d’eau chaude de fonctionner :
- La cuve: C’est le réservoir qui contient l’eau. Elle peut stocker entre 50 et 300 litres selon les modèles.
- La résistance: C’est elle qui chauffe l’eau. Il existe deux types : résistance blindée (ou thermoplongée) et résistance stéatite.
- Le thermostat: Il mesure la température de l’eau dans la cuve. Il déclenche la résistance si l’eau est trop froide et l’arrête une fois la température atteinte.
- L’anode: Il en existe 3 types : L’anode en magnésium, L’anode en titane, L’anode hybride.
- Le groupe de sécurité: Il empêche la surpression dans la cuve en laissant échapper un peu d’eau lorsque celle-ci chauffe.
- Le fourreau: C’est un tube étanche intégré à la cuve. Il contient la résistance stéatite et parfois la sonde du thermostat.
- Le joint de résistance: Ce petit élément en caoutchouc assure l’étanchéité entre la cuve et la platine de résistance.
Les Normes d'Installation d'un Chauffe-Eau Électrique
Les normes d’installations d’un chauffe-eau électrique sont régies par les normes NF-C -15-100 et NF-C-73-222. La norme NF -C-15-100 s’applique au raccordement électrique du chauffe-eau. La norme NF-C-73-222 s’intéresse au positionnement et à la fixation du cumulus.
Installation Électrique
L’alimentation électrique d’un cumulus doit se faire par un circuit spécialisé. Par sécurité, le branchement direct sur la résistance est interdit, l’électricité doit passer par le thermostat. Au niveau du tableau électrique, le courant assigné maximal du disjoncteur est de 20 A. La section minimale d’un câble de raccordement électrique d’un chauffe-eau à accumulation est de 2,5 mm². La longueur du câble doit permettre d’éviter tout contact avec les éléments de chauffage de l’appareil.
Emplacement
Un ballon d’eau chaude à accumulation doit être installé dans une pièce à l’abri du gel et équipée d’une ventilation. L’écart entre le chauffe-eau et le plafond doit être au minimum à 50 cm. Pour le sol, la distance minimale est de 40 cm. Par ailleurs, un espace libre de 50 cm devant l’appareil est obligatoire. Si le ballon est installé dans un faux plafond, un bac de rétention doit être positionné dessous.
Fixation
Un chauffe-eau à accumulation peut être positionné verticalement ou horizontalement. La position horizontale n’est envisageable que si la position verticale est impossible. Un chauffe-eau doit obligatoirement être fixé au mur. Pour un chauffe-eau dont la capacité dépasse les 100 l : si le mur n’est pas porteur, le ballon doit reposer sur un trépied, en plus de sa fixation murale.
Alimentation en Eau
Un chauffe-eau doit être obligatoirement équipé d’un groupe de sécurité. Celui-ci accueille l’alimentation d’eau froide à l’entrée du cumulus. Un siphon d’évacuation doit être positionné sous le groupe de sécurité. De plus, l’installation d’un mitigeur thermostatique est obligatoire. Cet élément mélange automatiquement eau chaude et eau froide afin de réguler la température de sortie de l’eau.
Réglage de la Température
La température à l’intérieur de la cuve d’un cumulus doit être comprise entre 55 et 60 °C. Cela empêche la prolifération de bactéries dans le chauffe-eau et limite le risque de brûlure.
La Protection de la Cuve
La durée de vie de votre chauffe-eau est intimement lié au type d’eau de la région dans laquelle vous vous trouvez La qualité de l’eau peut varier selon les disparités locales ainsi que les saisons et événements climatiques exceptionnels.
On distingue 4 types d'eau :
- Les eaux entartrantes contiennent beaucoup de calcium et de magnésium augmentant la formation de tartre. Elles sont très conductibles.
- Les eaux équilibrées : elles sont à la fois peu entartrantes et peu corrosives mais elles conduisent bien le courant.
- Les eaux agressives : elles contiennent peu de particules, peu de minéraux et conduisent assez peu le courant.
- Les eaux très agressives : elles contiennent des particules qui accélèrent la corrosion, mais elles contiennent très peu de minéraux et sont peu conductibles.
Tableau Récapitulatif des Types de Chauffe-Eau et Leurs Caractéristiques
| Type de Chauffe-Eau | Principe de Fonctionnement | Avantages | Inconvénients |
|---|---|---|---|
| Électrique à Accumulation | Chauffe l'eau par une résistance et la stocke | Installation facile, adapté à tous les logements | Consommation électrique potentiellement élevée |
| Électrique Plat ou Carré à Semi-Accumulation | Chauffe l'eau une fois par jour avec possibilité de chauffe supplémentaire | Idéal pour les foyers avec une consommation répartie | Peut nécessiter une chauffe supplémentaire |
| Thermodynamique | Utilise l'air comme source d'énergie principale | Économies d'énergie importantes | Coût initial plus élevé |
TAG: