Qu'appelle t-on l'eau chaude sanitaire ?
L'eau chaude sanitaire (ECS) désigne l'eau utilisée pour les besoins domestiques tels que la douche, le bain, la vaisselle, etc. Elle est généralement produite et stockée à une température plus élevée que l'eau froide afin de répondre aux besoins de confort et d'hygiène.
La production d'eau chaude est consommatrice en énergie, ce qui en fait une spécialité commune entre l’énergéticien et le plombier
En matière d’énergie cela représente un gouffre selon les techniques de chauffe et l’attention qui lui est portée. D’autant plus qu’on estime en moyenne 50 litres d'ECS à 40°C dans les pays occidentaux avec une consommation d’eau totale de 150 litres d’eau par jour par personne, ce qui correspond à une consommation globalement haute dans les deux cas.
Les circuits d’eau à consommer sont régulièrement chauffés pour assainir les réseaux et éviter que les bactéries ne prolifèrent. La règlementation du DTU 60.11 impose d’ailleurs des seuils et une installation saine pour tuer, notamment, la légionnelle, une bactérie qui se développe dans l’eau et provoque la légionellose, une maladie infectieuse respiratoire grave.
L'expertise du plombier
Tout le monde connait le métier de la plomberie. Véritable expert de l'eau, le plombier peut intervenir dans les différents circuits d'eau du bâtiment. Et bien qu'on puisse retrouver une image d'un métier manuel, on distingue parfois assez mal le rôle de l’ingénierie de la plomberie.
La plomberie est une des spécialités de l’ingénieur mécanique des fluides appliquées au bâtiment. Il désigne les circuits de fluides liquides ou gazeux afin de les acheminer, les évacuer et les assainir.
On peut donc retrouver le plombier dans les circuits d'alimentation d'eau froide et d'eau chaude ainsi que l'évacuation des eaux usées avec les eaux ménagères, les eaux vannes, les eaux pluviales et l'eau de pluie. Le plombier intervient dans tous les circuits d'eau d'un bâtiment, dans lesquels s'intègrent des règlementations différentes ou des contraintes de stockage et de traitement. Le plombier peut être associé avec le travail du chauffagiste qui se spécialise dans les circuits de chauffage.
Le plombier est en mesure de détecter et analyser l'ensemble des problèmes de tuyauterie. En maintenance, son expertise est impossible a égaler. Le plombier se doit de connaitre les techniques et outils à sa disposition, puisqu'on retrouve une multitude de matériaux et appareils (tuyaux cuivre, PVC, multicouche, les différents raccords, les robinets et mitigeurs etc.) ainsi que les techniques de pose entre les raccords à coller, sertir ou même les brasures.
Votre installation sanitaire pour l'alimentation d'eau débute à la douille de raccordement de votre compteur d’eau. Ce qui est avant et votre compteur en lui-même appartiennent à la compagnie qui gère votre eau. Toutefois, vous êtes responsable de ce compteur, en particulier en cas de gel.
Pour l'eau chaude sanitaire (ECS), la notion d'énergie prend tout son sens.
L'ingénierie de l'énergéticien
L'ECS est associé à un poste de consommation d'énergie important dans un bâtiment puisque l'eau est stockée à une température constante et doit être distribuée jusqu'au point de puisage. Il est donc recommandé de choisir un système de production d'ECS efficace sur le plan énergétique pour réduire la consommation et les coûts énergétiques. Connaissant la capacité thermique massique de l'eau (qui vaut 4 185 J/kg/K), il est alors possible de déterminer qu'il faut plus de 100 KJ pour élever la température d'un litre d'eau de 15 à 40 °C. Ce qui représente une puissance de plus de 100 kW pour avoir un débit instantané d'un litre par seconde dans les mêmes conditions de température.
L'ECS individuel
L’eau chaude sanitaire est un domaine très complexe et règlementé dû aux risques qu'elle peut représenter pour la santé.
La production d'ECS peut se faire de différentes manières, mais les méthodes les plus courantes sont les suivantes :
Chauffe-eau électrique : C'est un appareil qui utilise l'électricité pour chauffer l'eau. Il contient un réservoir dans lequel l'eau est chauffée et stockée jusqu'à ce qu'elle soit utilisée.
Chauffe-eau au gaz : Il fonctionne de manière similaire au chauffe-eau électrique, mais utilise du gaz naturel ou du propane comme source d'énergie pour chauffer l'eau.
Chauffe-eau thermodynamique : Ce type de chauffe-eau utilise les principes de la thermodynamique pour extraire la chaleur de l'air ambiant, même à basse température, et la transfère à l'eau pour la chauffer. Le chauffe eau thermodynamique nécessite une unité extérieur comme un PAC mais bénéficie d'un bon rendement exprimé par le COP.
Chauffe-eau solaire : Dans ce système, l'énergie solaire est utilisée pour chauffer l'eau. Des panneaux solaires thermiques sont installés sur le toit ou dans un endroit ensoleillé, où ils absorbent la chaleur du soleil pour réchauffer l'eau qui circule dans le système.
Lorsque l'eau chaude est demandée, elle est distribuée à travers le réseau de plomberie de la maison via des conduites d'eau spécifiques. Certains systèmes peuvent être équipés d'un chauffage instantané où l'eau est chauffée au fur et à mesure de son utilisation, tandis que d'autres systèmes disposent d'un réservoir de stockage où l'eau est maintenue à une température constante.
L'ECS collectif
Dans des bâtiments de grande surface on retrouvera la notion de boucle sanitaire puisque l’installation d’un réseau de boucle d’eau chaude sanitaire est recommandé lorsque le point de puisage est éloigné de la zone de production (8m max) afin d’éviter la prolifération d'agents infectieux. L'eau chaude est stockée à une température suffisante et restituée au point de puisage dans la température voulue. Cette solution a aussi l'avantage d'améliorer la disponibilité de l'eau chaude puisqu'on diminue la distance entre le stockage et le point de puisage.
Faire un bouclage nécessite l'installation d'un tuyau supplémentaire pour le retour de l'eau entre le ballon d'eau chaude et chaque point de soutirage. Cette tuyauterie peut être commune à plusieurs points de soutirage. On utilisera une pompe qui permettra la circulation de l'eau chaude sanitaire.
L’équilibrage d’un circuit d’ECS est bien complexe puisque le fonctionnement est en circuit ouvert. L'ingénieur en charge de l'équilibrage va calculer par itération le meilleur scenario de programmation pour les boucles (il peut y avoir une boucle principale et des boucles annexes, ce qui fait qu'elles interagissent entres elles pour les calculs) via les paramètres suivants :
le débit,
la section de la canalisation,
la longueur de la ligne,
la température,
les pertes thermiques.
Ainsi l'ingénieur va pouvoir déterminer le débit admissible maximum en fonction des vitesses et des canalisations. Il calcule les pertes thermiques pour assurer la température imposé jusqu'au point de puisage tout en prenant en compte les boucles et l'ensemble des appareils à approvisionner.
Ce travaille complexe est d'autant plus visible et essentiel à des grandes échelles de type hôtels ou copropriétés où la boucle principale distribue en hauteur et les boucles annexes alimentent chaque étage.
L'objectif étant bien sur d'avoir une température de l'eau correcte au point de puisage, avec un débit suffisant.
Qu'impose la réglementation ?
Pour avoir une eau de qualité à un débit suffisant avec le moins de perte possible et sans risque, les ingénieurs se sont creusés la tête. La règlementation de l'eau est un des piliers de l'accessibilité et la qualité de l'eau et donc de la santé.
Pour appuyer l'ingénierie développée plus haut voici la synthèse de la règlementation de l'eau chaude sanitaire de l'arrêté du 30 novembre 2005 qui obéit à deux objectifs :
La réduction des risques de brûlure : la température de l'eau chaude au point de puisage ne doit pas dépasser 50°C dans les pièces destinées à la toilette, 60°C dans les autres pièces d'habitation.
La prévention du développement des légionelles lorsque l'installation comporte des points de puisage susceptibles d'engendrer l'exposition à un aérosol d'eau (douches):
Lorsque le volume entre le point de mise en distribution et le point de puisage le plus éloigné est supérieur à 3 litres, la température de l'eau doit être supérieure ou égale à 50°C en tout point du système de distribution, à l'exception des tubes finaux d'alimentation des points de puisage. Le volume de ces tubes finaux d'alimentation est le plus faible possible et dans tous les cas inférieur ou égal à 3 litres.
Lorsque le volume total des équipements de stockage est supérieur ou égal à 400 litres, l'eau contenue dans les équipements de stockage doit être en permanence à une température supérieure ou égale à 55°C à la sortie des équipements. Elle peut également être portée à une température suffisante au moins une fois toutes les 24 h (à 70°C pour au moins 2 min, à 60°C pour au moins 4 min ou 60°C pour au moins 60 min).
Vous souhaitez encore plus d'informations concernant l'eau chaude sanitaire ? N'hésitez pas à nous contacter, nos ingénieurs vous donneront plus de détails.