La consommation en énergie pour l ECS devient la consommation principale d énergie d un bâtiment résidentiel :

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1 Formation ECS VallEnergie Introduction Passé La consommation en énergie pour l ECS était peu prise en compte : - Part relative faible par rapport au chauffage - Comportement moins consommateur Futur La consommation en énergie pour l ECS devient la consommation principale d énergie d un bâtiment résidentiel : - Comportement visant l augmentation du confort (plus d hygiène, équipements plus consommateurs) - Part du chauffage diminue de façon importante (basse énergie, passif) 1

2 Besoins et consommation Rappels : Le besoin net, c est ce qui est utilisé par l utilisateur : c est la quantité d énergie qui sort des radiateurs pour le chauffage et ce qui sort du pommeau de douche pour l ECS Le besoin brut, c est ce qui doit être produit par l appareil producteur. Il est toujours supérieur au besoin net car il tient compte de certaines pertes : pertes de distribution et pertes de stockage La consommation en énergie finale, c est la quantité d énergie à fournir au producteur pour qu il délivre le besoin brut. Elle est supérieure au besoin brut si le producteur à un rendement inférieur à 100%. La consommation en énergie primaire intègre le coût environnemental de la transformation et de l acheminement du type d énergie choisi. Facteurs de conversion en énergie primaire Attention : variable d un pays à l autre fixé indépendamment par les états BE LU DE FR Mazout 1 1,10 1,10 1 Gaz 1 1,12 1,10 1 Electricité 2,5 2,66 2,70 2,58 Bois 1 0,2 0,6 2

3 Introduction Répartition de la consommation normalisée d énergie finale du secteur résidentiel en 2007 en Région Wallonne [Source : ICEDD asbl, SPW DGO4] Introduction Ordre de grandeur : Dans une famille de 4 personnes, la consommation relative à l eau chaude sanitaire (~50 litres d eau par jour et par pers. à 45 C) se situe aux environ de litres de mazout ou m³ de gaz par an en fonction du rendement du système 3

4 Introduction Répartition du besoin en énergie et des consommations en énergie finale et primaire d un bâtiment passif [Source : PMP asbl, architecte A2M] Introduction 1 CHAUFFAGE ECS AUXIL ELEC DIRECT X X X PAC MULTI INTEGRE CHAUD GAZ CONDENS CHAUD PELLET POELE PELLET SOLAIRE THERMIQUE DOMESTIQUE X o DOMESTIQUE class. optim. 1 BESOIN CONS. FINALE CONS. PRIMAIRE kwh/m².an kwh/m².an kwh/m².an CHAUFFAGE 11,3 11,3 28,25 ECS 37,1 37,1 92,75 Σ = AUXIL 3,2 3, ,0 DOMESTIQUE 38,7 38,7 96,75 TOTAL 90,3 90,3 225,75 4

5 Introduction 1 CHAUFFAGE ECS AUXIL ELEC DIRECT X X X PAC MULTI INTEGRE CHAUD GAZ CONDENS CHAUD PELLET POELE PELLET SOLAIRE THERMIQUE DOMESTIQUE X o DOMESTIQUE class. optim. Introduction 4 CHAUFFAGE ECS AUXIL ELEC DIRECT X PAC MULTI INTEGRE CHAUD GAZ CONDENS x x CHAUD PELLET POELE PELLET SOLAIRE THERMIQUE DOMESTIQUE X o DOMESTIQUE class. optim. 4 BESOIN CONS. FINALE CONS. PRIMAIRE kwh/m².an kwh/m².an kwh/m².an CHAUFFAGE 11,3 13,6 13,6 ECS 37,1 44,0 44,0 Σ = AUXIL 7,5 7,5 18,8 76,4 DOMESTIQUE 38,7 38,7 96,8 TOTAL 94,6 103,9 173,2 5

6 Introduction 4 CHAUFFAGE ECS AUXIL ELEC DIRECT X PAC MULTI INTEGRE CHAUD GAZ CONDENS x x CHAUD PELLET POELE PELLET SOLAIRE THERMIQUE DOMESTIQUE X o DOMESTIQUE class. optim. Introduction 7' CHAUFFAGE ELEC DIRECT PAC MULTI INTEGRE CHAUD GAZ CONDENS CHAUD PELLET POELE PELLET X SOLAIRE THERMIQUE ECS X X AUXIL X DOMESTIQUE DOMESTIQUE X o class. optim. 7' BESOIN CONS. FINALE CONS. PRIMAIRE kwh/m².an kwh/m².an kwh/m².an CHAUFFAGE 11,3 14,1 14,1 ECS 16,5 16,5 41,3 Σ = AUXIL 5,1 5,1 12,8 68,1 DOMESTIQUE 20,0 20,0 50,0 TOTAL 52,9 55,7 118,1 6

7 Introduction 7' CHAUFFAGE ELEC DIRECT PAC MULTI INTEGRE CHAUD GAZ CONDENS CHAUD PELLET POELE PELLET SOLAIRE THERMIQUE ECS X X AUXIL X X DOMESTIQUE DOMESTIQUE X o class. optim. Introduction Part ECS essentielle! Mais fonction du choix du vecteur énergétique et des facteurs de conversion en Energie Primaire. Qu est ce qui vous semble le plus important? L énergie finale = ce que le client paye L énergie primaire = ce que ça coûte à la planète 7

8 Introduction Consommation énergie primaire = consommation en énergie finale x facteur de conversion ep Consommation en énergie finale = Besoin brut en énergie / rendement de production Besoin brut en énergie = Besoin net en énergie / rendement du système (Rendement du système = Rendement de distribution x Rendement de stockage) Introduction Consommation énergie primaire = consommation en énergie finale x facteur de conversion ep Consommation en énergie finale = Besoin brut en énergie / rendement de production Besoin brut en énergie = Besoin net en énergie / rendement du système (Rendement du système = Rendement de distribution x Rendement de stockage) 8

9 Besoin net en énergie Dépend de : - La quantité d eau chaude (nombre de litres) consommée - La température de puisage de l eau chaude Et donc : - Du nombre d occupants - Des habitudes en terme de consommation d ECS - Type de point de puisage utilisé (bain, douche, évier) pour l hygiène - Présence de limiteurs de débits - Nombre d utilisation/semaine - Présence de récupérateur de chaleur Besoin net en énergie Consommation moyenne d eau en Belgique par type d utilisation Consommation [litres/jour/pers] Eau Froide Eau Chaude Alimentation/vaisselle 6 l 2 l Hygiène 48 l 44 l Lessive 24 l - Nettoyage 12 l 4 l Toilettes 30 l - TOTAL 120 l 50 l Source: Guide orange, «L eau chaude Sanitaire», Région Wallonne 9

10 Besoin net en énergie Pour le PHPP : 25 litres d eau à 60 C /pers/jour Pour la PEB (outil règlementaire belge) : BNE ECS fixé en fonction du volume de l habitation!? Pour la PAE (outil d aide à l amélioration énergétique) : - 1 douche = 40 litres d eau à 40 C - 1 douche avec pommeau économique = 24 litres d eau à 40 C - 1 bain = 140 litres d eau à 40 C - 1 évier (pour se laver) = 17 litres d eau à 40 C Pommeau de douche «normal» : litres/minute Pommeau de douche «économique» : 6-8 litres/minute Besoin net en énergie Pour le PHPP : 25 litres d eau à 60 C /pers/jour Pour la PEB (outil règlementaire belge) : BNE ECS fixé en fonction du volume de l habitation!? Pour la PAE (outil d aide à l amélioration énergétique) : - 1 douche = 40 litres d eau à 40 C - 1 douche avec pommeau économique = 24 litres d eau à 40 C - 1 bain = 140 litres d eau à 40 C - 1 évier (pour se laver) = 17 litres d eau à 40 C Qu est ce qui est plus élevé? Pommeau de douche «normal» : litres/minute Pommeau de douche «économique» : 6-8 litres/minute 10

11 Besoin net en énergie Et après? Quelle quantité d énergie cela représente t il? Quelques rappels ou notions : La capacité thermique massique (symbole c ou s), anciennement appelée chaleur massique ou chaleur spécifique, est déterminée par la quantité d'énergie à apporter par échange thermique pour élever d'un kelvin la température de l'unité de masse d'une substance. C'est donc une grandeur égale à la capacité thermique rapportée à la masse du corps étudié. L'unité du système international est alors le joule par kilogramme-kelvin (J kg - 1 K -1 ). Pour l eau, elle vaut 4185 J kg-1 K-1 Soit 1,16 Wh kg-1 K-1 Besoin net en énergie Capacité thermique volumique : La capacité thermique volumique ou chaleur volumique d'un matériau est sa capacité à emmagasiner la chaleur par rapport à son volume. Elle est définie par la quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1 C, la température de un mètre cube de matériau. C'est donc une grandeur égale à la capacité thermique rapportée au volume du corps étudié. C'est le produit de la masse volumique (ρ) d'un matériau et de sa capacité thermique massique (ou chaleur spécifique, Cp). Elle s'exprime en joule par mètre cube-kelvin J m -3 K -1. On la retrouve quelquefois exprimée en W h m -3 K -1. Un watt-heure (W h) étant égal à J, on en déduit que 1 W h m -3 K -1 égale J m -3 K -1. Pour l eau, elle vaut kj m -3 K -1 Soit 1,16 KWh m -3 K -1 11

12 Besoin net en énergie Exemple : Q1 Quelle quantité d énergie faut-il pour élever 300 litres d eau de 40 C? Besoin net en énergie Exemple : Q2 Ménage de 4 personnes Consommation donnée de 50 litres/pers/jour à 40 C (moyenne) Attention : l eau de ville arrive en moyenne à 10 C BNE ECS annuel? 12

13 Besoin net en énergie Pour le PHPP : 25 litres d eau à 60 C /pers/jour Q3 Pour la PEB (outil règlementaire belge) : BNE ECS fixé en fonction du volume de l habitation!? Pour la PAE (outil d aide à l amélioration énergétique) : - 1 douche = 40 litres d eau à 40 C - 1 douche avec pommeau économique = 24 litres d eau à 40 C - 1 bain = 140 litres d eau à 40 C - 1 évier (pour se laver) = 17 litres d eau à 40 C Qu est ce qui est plus élevé? Pommeau de douche «normal» : litres/minute Pommeau de douche «économique» : 6-8 litres/minute Besoin net en énergie Comment réduire les BNE en ECS? Robinet avec butée économique Réducteur de débit - Limiteur de débit pour les douches et lavabos (pour autant que le facteur temps reste identique) - Bonne régulation de la température (pour éviter les temps d attente liés à la recherche de la bonne température) - Sensibilisation 13

14 Besoin net en énergie Comment réduire les BNE en ECS? - Prise en compte du coût - Douche de 5 minutes sans réducteur de débit avec production électrique : 5 x 12 (litres/min) x 30 (dif T ) x 1,16 = 2088 Wh soit 2 KWh Mais il s agit d un BNE en ECS ; compte tenu des autres rendements (distribution, stockage, production), la consommation en énergie finale sera sans doute proche du double 4 KWh; si il s agit d un boiler électrique avec chargement de nuit : +/- 0,18 /KWh soit 0,72 Il faut ajouter le coût de l eau (froide) ; à raison de 4,8 /m³ soit 0,28 /60 litres La douche revient donc à 1! Soit 120 /mois pour un ménage de 4 personnes! Introduction Consommation énergie primaire = consommation en énergie finale x facteur de conversion ep Consommation en énergie finale = Besoin brut en énergie / rendement de production Besoin brut en énergie = Besoin net en énergie / rendement du système (Rendement du système = Rendement de distribution x Rendement de stockage) 14

15 Besoin brut en énergie Le besoin brut est la quantité d énergie qui devra sortir du producteur. Il dépend du besoin net en énergie et du rendement du système. Le rendement du système dépend des rendements de distribution et de stockage. Besoins bruts en énergie = Besoins Nets en Energie Rend. Distr. x Rend. Stock. Besoin brut en énergie : rendement de distribution Les pertes de distribution dépendent de 2 paramètres : - Caractéristiques des conduites de distribution - Présence d une boucle de circulation Le rendement de distribution dépendra de ces pertes mais aussi de la quantité d énergie puisée. Ex : le rendement de distribution d un point de puisage de type évier de cuisine sera inférieur à celui d une douche car si les pertes sont identiques dans l absolu, elles sont proportionnellement plus importantes par rapport à l énergie utilisée. 15

16 Besoin brut en énergie : rendement de distribution Les pertes de chaleur des conduites de puisage dépendent : de leur longueur et de leur diamètre soit de la quantité d eau contenue. Par exemple, une conduite de 10 m DN15 contient 1,8 litre d eau (= quantité d eau chaude perdue à chaque puisage). Il faut 13 sec pour que l eau chaude parvienne à la douche (8 litre/min). de la fréquence de puisage (pertes inférieures si on puise 2 x 100 litres sur la journée que si on puise 20 x 10 litres). de leur situation et isolation (dans une moindre mesure) Besoin brut en énergie : rendement de distribution Les pertes de chaleur des conduites de puisage dépendent : A raison de 4 utilisations par jour, on «perdra» 4x le chauffage de 1,8 litres d eau à 65 Soit 4 x 1,8 x 55 (65-10) x 1,16 x 365 (jours/an) = 167 KWh/an Auxquels il faut ajouter l énergie perdue par transmission pendant le puisage (qui elle est bien fonction de l isolation mais proportionnellement moins importante car le temps de puisage est très court) 16

17 Besoin brut en énergie : rendement de distribution Les pertes de chaleur des conduites de puisage dépendent : Besoin brut en énergie : rendement de distribution Les pertes de chaleur des conduites de puisage dépendent : Q4 Exemple à 60 C Quelles seront les pertes de puisage par transmission pendant l utilisation de la douche? 5 minutes/pers/jour pour 4 personnes (conduites 1/2 non isolées) 17

18 Besoin brut en énergie : rendement de distribution Bilan global annuel des pertes de 10 m de conduites pour une douche : Pertes liées à l eau chaude inutilisée dans la conduite : 167 KWh Pertes par transmission pendant que l eau coule : 36,5 KWh Total : 203,5 KWh Si BNE Douche = 2540 KWh (50 litres/pers/jour) Rendement de distribution = 2540 = 92 % ,5 Mais si BNE Evier = 254 KWh (5 litres/pers/jour) Rendement de distribution = 254 = 59 % seulement! Besoin brut en énergie : rendement de distribution Le rendement de distribution dépend également de la présence d une boucle de circulation. Intérêt : on ne doit pas attendre pour avoir de l eau chaude. Souvent placé lorsque les distances sont grandes. Inconvénient : consommation énergétique importante 18

19 Besoin brut en énergie : rendement de distribution Calcul des pertes de la boucle de circulation : - Pertes liées à l eau chaude qui se refroidit dans la conduite sans être utilisée : nulles ou presque (en principe le piquage est très proche de la boucle) - Pertes par transmission des conduites : potentiellement très importantes. Besoin brut en énergie : rendement de distribution Calcul des pertes de la boucle de circulation : Q5 Exemple 1 : boucle de circulation ¾ de 30 m non isolée qui fonctionne 24h/24h 19

20 Besoin brut en énergie : rendement de distribution Calcul des pertes de la boucle de circulation : Q6 Exemple 2 : boucle de circulation ¾ de 30 m isolée qui fonctionne 8h/24h Calculez les pertes par transmission en fonctionnement ; ne pas oublier les pertes à l arrêt (2 x 4h de fonctionnement par jour) Consommation circulateur Besoin brut en énergie Le besoin brut est la quantité d énergie qui devra sortir du producteur. Il dépend du besoin net en énergie et du rendement du système. Le rendement du système dépend des rendements de distribution et de stockage. Besoins bruts en énergie = Besoins Nets en Energie Rend. Distr. x Rend. Stock. 20

21 Besoin brut en énergie : rendement de stockage Les pertes de stockage sont fonction de différents paramètres : - Taille du ballon de stockage (et compacité) - Niveau d isolation (date de fabrication) - Température de stockage de l eau - Température du local dans lequel est situé le ballon de stockage - Position du ballon par rapport à la chaudière (les ballons des chaudières «combi» sont moins déperditifs que les autres). Si absence de ballon de stockage, rendement de stockage de 100% (pas de pertes) Besoin brut en énergie : rendement de stockage Taille du ballon de stockage ECS : + le ballon est grand, + les pertes sont élevées Mais critère confort à prendre en compte (débit + élevé possible) Capacité de réchauffage à prendre en compte (ballon électrique avec chargement exclusif nuit doit être plus grand qu une chaudière combi avec priorité ECS) Ordre de grandeur habitat unifamilial : - +/ litres pour des chaudières gaz avec ECS en semi-accumulation - +/ litres pour des chaudières mazout ou gaz - +/ litres pour des boilers électriques - +/ litres pour les PAC ECS - +/ litres pour des boilers solaires 21

22 Besoin brut en énergie : rendement de stockage Isolation du ballon de stockage ECS déperditions indicatives : Volume du ballon de stockage Mauvaise isolation : 2 cm Isolation moyenne : 5 cm Bonne isolation : 10 cm Litre Watt Watt Watt Besoin brut en énergie : rendement de stockage Isolation du ballon de stockage ECS : Exemple ballon de 200 litres moyennement isolé : 103 W x 24h x 365jours = 902 KWh/an 22

23 Besoin brut en énergie : rendement de stockage Isolation du ballon de stockage ECS : Besoin brut en énergie : rendement de stockage Isolation du ballon de stockage ECS : Ballon 200 litres moderne : 1,6 KWh/jour x 365 = 584 KWh/an Mais attention pour un delta t de 40 K pas très réaliste Eau stockée à 65 C dans un local à 15 C = Delta t de 50 K Les pertes de stockage corrigées seraient donc de 730 KWh/an 23

24 Consommation en énergie finale C est la quantité d énergie qu il faudra mettre dans le producteur.. Il dépend du besoin brut en énergie et du rendement de production. Consommation finale en énergie = Besoins Bruts en Energie Rend. Production Consommation en énergie finale C est la quantité d énergie qu il faudra mettre dans le producteur.. Il dépend du besoin brut en énergie et du rendement de production. Consommation finale en énergie = Besoins Bruts en Energie Rend. Production 24

25 Consommation en énergie finale Choix du combustible Type de production d ecs et dimensionnement Producteurs d ecs avec stockage Producteurs d ecs instantanés Consommation en énergie finale Choix du combustible - PCI et coût - Efficacité énergétique - Production de CO2 - Investissement - Volume de stockage - Approvisionnement - Suivi des consommations - Emissions polluantes - Impact du MO Type de production d ecs et dimensionnement Producteurs d ecs avec stockage Producteurs d ecs instantanés 25

26 Choix du combustible Bois Gaz (naturel ou propane-butane) Mazout Electricité Choix du combustible : PCI et coût PCI Prix unitaire Prix/KWh(PCI) GAZ +/- 10 KWh/m³ 0,70 /m³ 0,070 /KWh MAZOUT +/- 10 KWh/l 0,90 /l 0,090 /KWh ELECTRICITE / (50% jour et 50% nuit) 0,200 /KWh BUCHES +/- 5 KWh/kg (théorie sec) 60 /stère 0,035 /KWh +/- 4KWh/kg (sec de 2 ans) PELLETS +/- 5KWh/kg (bois bien sec) 4 /15kg 0,050 /KWh 26

27 Choix du combustible : PCI et coût Evolution des prix du gaz et du mazout de 1995 à 2009 Choix du combustible : efficacité énergétique Si l'on devait classer les producteurs en fonction de leur efficacité énergétique, on obtiendrait le résultat suivant pour les chaudières : 1 les chaudières gaz à condensation, (+/- 110% PCI) 2 les chaudières fioul à condensation, (+/- 104% PCI) 3 les chaudières traditionnelles gaz ou fuel à brûleur pulsé, chaudières gaz à brûleur à prémélange modulant et les chaudières bois-énergie, (+/ % PCI) 4 les chaudières gaz atmosphériques. (+/-85-90% PCI) 27

28 Choix du combustible : efficacité énergétique Si l'on devait classer les producteurs en fonction de leur efficacité énergétique, on obtiendrait le résultat suivant pour les chaudières : 1 les chaudières gaz à condensation, (+/- 110% PCI) 2 les chaudières fioul à condensation, (+/- 104% PCI) 3 les chaudières traditionnelles gaz ou fuel à brûleur pulsé, chaudières gaz à brûleur à prémélange modulant et les chaudières bois-énergie, (+/ % PCI) 4 les chaudières gaz atmosphériques. (+/-85-90% PCI) Choix du combustible : efficacité énergétique Si l'on devait classer les producteurs en fonction de leur efficacité énergétique, on obtiendrait le résultat suivant pour les chaudières : 1 les chaudières gaz à condensation, (+/- 110% PCI) 2 les chaudières fioul à condensation, (+/- 104% PCI) 3 les chaudières traditionnelles gaz ou fuel à brûleur pulsé, chaudières gaz à brûleur à prémélange modulant et les chaudières bois-énergie, (+/ % PCI) 4 les chaudières gaz atmosphériques. (+/-85-90% PCI) 28

29 Choix du combustible : efficacité énergétique Autres producteurs : Electricité directe : rendement 100 % mais 40 % en EP Pompe à chaleur : si FPS supérieur à 2,5, repasse compte tenu du facteur de conversion en énergie primaire au-dessus de 100% de rendement et replace le coût de fonctionnement en concurrence par rapport aux autres combustibles. Choix du combustible : production de CO2 Chez l'utilisateur final et à technologie équivalente : - la combustion du gaz produit 25 % de CO 2 en moins que la combustion du fuel (pour une consommation énergétique équivalente). (A lui seul, cet argument permet de recommander le gaz par rapport au mazout dans le cadre d'une politique de réduction de l'émission des gaz à effet de serre) - En ce qui concerne le bois, sa combustion a un impact neutre sur l'émission de CO 2. (Néanmoins, cet argument n est vrai que si la forêt à laquelle le bois est prélevé est gérée de manière durable. Dans l'affirmative, on voit l'énorme potentiel que représente le bois pour réduire les émissions de CO 2. Même en considérant le cycle complet du bois, c'est-à-dire son extraction, son conditionnement ainsi que son transport en plus de la combustion, l'émission de CO 2 pour une même production d'énergie est nettement inférieure aux autres vecteurs énergétiques) 29

30 Choix du combustible : production de CO2 Chez l'utilisateur final et à technologie équivalente : - L électricité n émet pas de CO2 au niveau de l utilisateur final, il n en va pas de même au niveau de la production de l ordre de 3 x plus que les combustibles fossiles. - De nouveau, avec les PAC, cela se rééquilibre par rapport à ces mêmes combustibles fossiles et si l électricité nécessaire pour la faire tourner est auto-produite, le bilan CO2 devient positif. Choix du combustible : investissement - Boiler électrique direct Ballon de stockage ecs à raccorder sur chaudière PAC ECS Installation solaire thermique

31 Choix du combustible : volume de stockage Le pouvoir calorifique des combustibles par unité de volume est fort différent. Pour obtenir le même contenu énergétique, le volume de combustible correspondant sera aussi différent. Par conséquent, cela aura une influence sur le volume de stockage et sur la fréquence d'approvisionnement. On peut retenir les ordres de grandeur suivants pour obtenir un contenu énergétique : 1m³ de mazout 1m³ de gaz 3m³(map) de pellets 6m³ (map) de bûches 12m³ (map) de plaquettes 1map : 1 m³ apparent Choix du combustible : approvisionnement Le fuel ainsi que le bois et l électricité sont disponibles sur tout le territoire, ce qui n'est actuellement pas le cas pour le gaz naturel. 31

32 Choix du combustible : facturation et suivi des consommation Le paiement ne se fait pas de la même manière pour tous les combustibles ; l analyse de la consommation non plus - L éléctricité et le gaz sont ceux qui offrent le plus grand confort : facturation mensuelle et décompte précis sur compteur Choix du combustible : les émissions polluantes Le gaz est le combustible le moins polluant chez l'utilisateur : émission de CO2, de SO 2, de suies et de NOx moins élevée. Suivant le type d'émission auquel on s'intéresse, le mazout et le bois sont plus ou moins polluants. En termes d'émission de NOx, les deux vecteurs énergétiques se valent. En fait, le bois émet moins de SO 2 mais plus de particules fines (poussières). 32

33 Choix du combustible : impact du maître de l ouvrage Malgré toutes ces théories (justes;) mais théoriques), il importe avant tout que le choix du combustible convienne au MO, à ses convictions et à sa manière de vivre : - Certaines personnes ont peur du gaz il faut en tenir compte, - D autres adorent passer leurs we à couper du bois et peuvent donc profiter de ce combustible à un prix réduit, - Certains agriculteurs produisent eux-mêmes leurs plaquettes à partir du nettoyage des haies en bordures de champs, - D autres encore disposent d une grande surface de toiture bien orientée pour le placement de panneaux photovoltaïques. Il n y a malheureusement pas de solution universelle idéale pour tous, chaque situation est unique et doit être traitée comme telle. Consommation en énergie finale Choix du combustible Type de production d ecs et dimensionnement - Critères de dimensionnement - Production instantanée - Production semi-instantanée - Production semi-accumulation - Production accumulation Producteurs d ecs avec stockage Producteurs d ecs instantanés 33

34 Type de production d ecs et dimensionnement 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. Type de production d ecs et dimensionnement 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.) 34

35 Type de production d ecs et dimensionnement 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. Type de production d ecs et dimensionnement 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. L'échangeur et la chaudière doivent donc être calculés pour satisfaire toutes les pointes de consommation. Exemple : chauffe-eau gaz 35

36 Type de production d ecs et dimensionnement Préparation semi-instantanée Le système est semi-instantané lorsque la capacité tampon est suffisante pour absorber les variations de température de soutirage et pour aider à couvrir le débit de pointe. Pour l'habitat, la quantité stockée est de litres par logement. La puissance de l'échangeur est calculée pour satisfaire les besoins de l'heure de pointe. Exemple : chaudière gaz avec micro-accumulation Type de production d ecs et dimensionnement 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 suffisante est de litres par logement mais monte parfois à 120 litres. Ces installations sont généralement réalisées par l intermédiaire d un réservoir équipés d'un réchauffeur en épingle ou en serpentin. Exemple : chaudière combi mazout 36

37 Type de production d ecs et dimensionnement Préparation 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 par exemple. 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 multipliée par le nombre de logement et un facteur correctif éventuel selon la taille des logements. Consommation en énergie finale Choix du combustible Type de production d ecs et dimensionnement Producteurs d ecs avec stockage Producteurs d ecs instantanés 37

38 Type de production d ecs et dimensionnement Production avec stockage : - Boiler électrique - Chaudière combi avec ballon intégré (gaz, mazout, pellets, bois) - Chaudière avec ballon séparé (gaz, mazout, pellets, bois) - Poêle hydro avec ballon séparé - Accumulateur gaz - Boiler thermodynamique (Solaire thermique) Attention, risque de légionnelle Consommation en énergie finale Choix du combustible Type de production d ecs et dimensionnement Producteurs d ecs avec stockage Producteurs d ecs instantanés 38

39 Type de production d ecs et dimensionnement Production sans stockage : - Chauffe-eau instantané électrique - Chauffe-eau instantané gaz - Chaudière gaz avec production instantanée d ecs (échangeur interne) - Chaudière avec échangeur externe Type de production d ecs et dimensionnement Production avec >< sans stockage : - Puissance utile nécessaire moindre si stockage - Débit + élevé possible avec stockage - Mais quantité limitée au stockage - Débit limité mais quantité illimitée si production instantanée - Pertes de stockage +/- importantes - Temps de réchauffage du stockage +/- long 39

40 Producteurs d ecs Rapports entre Eau Chaude / Eau Froide / Eau mitigée en production instantanée Producteurs d ecs Exercice : 40

41 Producteurs d ecs Exercice : Q7 Quel est le débit d ecs à 40 C avec une eau de ville froide en arrivée à 5 C (situation hivernale) sur base de la chaudière 30 KW? Producteurs d ecs Exercice : Q8 De quelle quantité d eau à 40 C est ce que je dispose pour ma journée si j ai un ballon de 200 litres d eau à 60 C avec chargement exclusif nuit? Situation hivernale soit arrivée eau froide à 5 C 41

42 Producteurs d ecs Exercice : Q9 Si j ai une chaudière gaz de 20 KW avec micro accumulation de 40 litres (60 C), quel débit de pointe à 40 C puis-je offrir pendant 10 minutes? Eau de ville avec arrivée à 10 C. Producteurs d ECS Production avec stockage : - Boiler électrique - Chaudière combi avec ballon intégré (gaz, mazout, pellets, bois) - Chaudière avec ballon séparé (gaz, mazout, pellets, bois) - Poêle hydro avec ballon séparé - Accumulateur gaz - Boiler thermodynamique (Solaire thermique) Attention, risque de légionnelle 42

43 Boiler électrique Avantages : - Coût d installation très réduit - Rendement de production 100 % - Débit illimité (mais quantité limitée) Désavantages : - Coût de fonctionnement très élevé en chargement continu - Coût de fonctionnement élevé en chargement de nuit - Quantité limitée - Temps de réchauffage très long (puissance réduite) - Rendement de production en énergie primaire mauvais 40% Taille : - 10 litres (sous évier cuisine) à 300 litres Boiler électrique Exercice : Q10 Calculer le temps nécessaire pour réchauffer un ballon de 200 litres à 60 C (eau de ville à 10 C) avec une résistance électrique de 2200 W 43

44 Boiler électrique Exercice : Calculer le temps nécessaire pour réchauffer un ballon de 10 litres à 60 C (eau de ville à 10 C) avec une résistance électrique de 2000 W (Boiler sous évier de cuisine) Q11 Chaudière combi avec stockage Avantages : - Surcoût limité par rapport à une chaudière simple - Pertes de stockage moins importantes (bonne isolation) - Rendement assez élevé en période de chauffage - Capacité de réchauffage assez rapide (fonction de la puissance) - Coût du KWh du combustible moins élevé que l électricité - La puissance est calculée sur base du besoin en chauffage grâce au ballon tampon (taux de charge correct) Désavantages : - Si problème technique, tout doit être changé - Rendement pouvant être assez médiocre en été en fonction du type de régulation - Taille du ballon souvent assez réduite - La combinaison de chauffage/ecs ne favorise pas la condensation 44

45 Chaudière combi avec stockage Points d attention : - Privilégier en combinaison avec des chaudières fonctionnant à température variable ou glissante - Idéalement avec priorité ecs - Idéalement avec programmation horaire de la période de réchauffage automatique + chute de température autorisée hors période de puisage - Eviter à tout prix sur ancienne chaudière à température constante la chaudière est maintenue toute la période de non chauffage à température pour pouvoir répondre à un éventuel besoin en ecs Chaudière combi avec stockage 45

46 Chaudière avec stockage séparé Avantages et désavantages similaires aux chaudières combi sauf Avantages : - Remplacement possible de la chaudière ou du ballon indépendamment - Plus de liberté sur la taille du ballon de stockage Désavantages : - Pertes d entretien des ballons de stockage séparés un peu plus élevées Système placé d office si l on souhaite un ballon multiénergie de plus grande capacité Producteurs d ecs Exercice : Q12 Chaudière mazout ou gaz avec ballon intégré de 80 litres. La puissance utile de la chaudière est de 24 KW. Quel temps faut-il pour réchauffer le ballon de stockage à 60 C avec une eau de ville à 10 C? 46

47 Poêle ou cassette hydro avec ballon séparé Avantages : - Permet d utiliser le bois comme vecteur énergétique sans le surcoût important de la chaudière à bois - Economique à l usage - Rendement proche des chaudières bois/pellets - Capacité de réchauffage fonction de la puissance et du ratio puissance transmise à l air et à l eau Désavantages : - Capacité de réchauffage fonction de la puissance et du ratio puissance transmise à l air et à l eau - Pas de production d ecs si pas de besoin de chauffage Poêle ou cassette hydro avec ballon séparé 1 = réservoir à pellet avec volet de remplissage au sommet 2 = vis sans fin pour l'acheminement des pellets du réservoir au brûleur 3 = réducteur pilotant la vis sans fin 4 = creuset où se produit la combustion des granulés 5 = résistance électrique pour le déclenchement de la combustion des granulés 6 = ventilateur centrifuge pour l'extraction des fumées 7 = grille à l'avant pour la diffusion de l'air chaud dans la pièce d'installation 8 = panneau synoptique pour la gestion et l'affichage de toutes les phases de fonctionnement 9 = prise d'air extérieur nécessaire pour la combustion 10 = sortie des fumées pour raccordement à la cheminée 11 = tubes pour la circulation et le réchauffement de l'eau 12 = départ de l'eau vers l'installation de chauffage 13 = retour de l'eau de l'installation de chauffage 14 = vase d'expansion fermé 47

48 Poêle ou cassette hydro avec ballon séparé Accumulateur gaz Existe en modèle atmosphérique ou air pulsé. - Atmosphérique à déconseiller car pertes par balayage très importantes 48

49 Accumulateur gaz Existe en modèle atmosphérique ou air pulsé. - Air pulsé offre des rendements corrects 90 % mais pertes de stockage toujours présentes ; se justifie pour répondre à des débits de pointes très élevés - Utilisé pour des installations en semiinstantané de grande puissance pas de sens pour du résidentiel unifamilial Accumulateur gaz 49

50 Boiler thermodynamique ou PAC ECS Avantages : - Fonctionne à l électricité (tout le monde en a) - Coût d installation acceptable - Existe en split ou en monobloc - Rendement assez élevé en été - Bilan EP et financier intéressant si FPS élevé - Peut éventuellement prélever les calories dans l air ambiant (cave, garage, ) mais ATTENTION aux effets collatéraux Désavantages : - Fonctionne à l électricité (bilan EP +/- mauvais) - Temps de réchauffage long - Rendement pouvant être assez médiocre en hiver - Difficulté de vérifier le bilan annuel/ comparer les produits Boiler thermodynamique ou PAC ECS Le bilan énergétique de la PAC Qu'est-ce qui coûte dans l'exploitation d'une installation de pompe à chaleur? pas l'énergie de la "source froide" : elle est gratuite, mais bien l'énergie électrique du compresseur. D'où la notion de rendement donné par le "COP", coefficient de performance : Or Q2 = Q1 + W = chaleur captée à la source froide + énergie développée par le travail du compresseur (loi de conservation des énergies). Dès lors, Q2 est toujours plus grand que W et le COP est toujours nettement plus élevé que 1. 50

51 Boiler thermodynamique ou PAC ECS Le bilan énergétique de la PAC - PQ un «rendement» supérieur à 100 %? En réalité, ce n'est pas ici une machine de conversion, de transformation d'énergie comme une chaudière, mais bien une machine qui transfère une quantité d'énergie thermique d'un seuil de température à un autre. Le COP n'est donc pas un rendement mais une évaluation de la performance du transfert. Si l écart entre les 2 seuils de température augmente, l efficacité (ou le COPA) diminue. Boiler thermodynamique ou PAC ECS Si l'on considère un travail sans pertes, les lois de la thermodynamique établissent le lien entre l'énergie contenue dans un fluide (Q) et la température absolue de ce fluide (T), si bien que : COPthéorique = T2 / (T2 - T1) [T étant exprimé en Kelvin] Le coefficient de performance instantané est d'autant meilleur : que la température T1 de la source de chaleur (dite la "source froide") est élevée, Et que la température du réseau de chauffage est basse (T2 proche de T1). Alors que l'on ne peut guère influencer la température de la source de chaleur, celle du ballon d'eau chaude sera définie par le projeteur! Il aura intérêt à la laisser minimale. 51

52 Boiler thermodynamique ou PAC ECS Exemple d'une pompe à chaleur AIR-AIR. Soit T ext = 0 C (= 273 K) et T chauff. = 40 C (= 313 K) COPthéor = 313 / ( ) = 7,8! En théorie, la pompe fournira 8 x plus d'énergie au condenseur que d'énergie demandée au compresseur!... (les 7/8 de la chaleur étant captés dans l'air extérieur). Boiler thermodynamique ou PAC ECS En théorie... car en pratique, plusieurs éléments vont faire chuter cette performance : Il existe un écart de température entre le fluide frigorigène et les sources. Par exemple : si T ext = 0 C, T évaporateur = C... Et si T chauff. = 40 C, T condenseur = C... d'où un COP = ( ) / (56) = 5,7. Avec l air, si la T ex < 5 C, alors T fluide évaporateur = 0 C. Dès lors, du givre apparaît sur les ailettes, la glace bouche l'échangeur extérieur, d'où nécessité de dégivrer (soit un courant électrique est envoyé sur l'échangeur pour faire fondre la glace, soit le cycle est inversé et des gaz chauds sont envoyés dans l'évaporateur). Avec la consommation de dégivrage, le COP moyen diminue fortement. Enfin, il y a nécessité de faire fonctionner le ventilateur de la source froide, d'où une consommation électrique supplémentaire de cet auxiliaire. 52

53 Boiler thermodynamique ou PAC ECS Un COP annuel de 3 pour une pompe à chaleur Air-Eau et de 4,5 si la pompe capte l'énergie souterraine semble «objectif», pour autant que le chauffage de l'eau soit limité à 50 C. Si le stockage est prévu à 60 C, une batterie électrique fournit le complément avec de l'électricité directe (COP = 1). Exercice : si pour une question de confort et de légionnelle, on maintient le ballon à 60 C, quel sera le COP annuel en imaginant le chauffage d'1 m³ de 10 à 60 C par une pompe à chaleur air-eau (de 10 C à 50 C et par une résistance d appoint de 50 C à 60 C). Boiler thermodynamique ou PAC ECS L'énergie nécessaire au chauffage de 10 à 50 C par la PAC sera de : Energie = 1 m³ x 1,163 kwh/m³ x (50-10) / 3 = 15,5 kwh L'énergie complémentaire pour passer de 50 à 60 C sera de Energie = 1 m³ x 1,163 kwh/m³ x (60-50) = 11,6 kwh Le COP moyen annuel est alors de : COP = Energie produite / Energie fournie = [1 m³ x 1,163 kwh/m³ x (60-10)] / [15,5 + 11,6] = 2,15 53

54 Solaire thermique Il ne s agit pas vraiment d un producteur puisqu il n y a pas de production à la demande mais plutôt d un réducteur de besoin Contrairement à la PAC ECS où l on prend l énergie présente dans l air quand on en a besoin, en solaire thermique, on «prend» l énergie solaire quand elle est présente dans la limite de nos besoins. Elle rentre toutefois dans la catégorie des «producteurs avec stockage» car le stockage est nécessaire étant donné la variabilité de la source. Solaire thermique Puissance maximale du rayonnement solaire en Belgique et GD Lux Entrée dans l atmosphère : 1350 W/m² Surface de la terre : 1000 W/m² 54

55 Solaire thermique Sur un an, 1 m 2 de surface horizontale reçoit, en moyenne, 950 kwh d énergie solaire. Sur un an, le rayonnement global se réparti en : ± 40% de rayonnement direct (1550 h/an) ± 60% de rayonnement diffus Les capteurs solaires convertissent en énergie (thermique ou électrique) aussi bien le rayonnement direct que diffus Solaire thermique 55

56 Solaire thermique Solaire thermique 56

57 Solaire thermique Solaire thermique 57

58 Solaire thermique Installation bien dimensionnée c est-à-dire optimisation coûtefficacité de l installation vise à un fraction solaire c est-à-dire couverture solaire de % en ecs seul ; En ecs + chauffage, on peut obtenir une fraction solaire ecs un peu plus élevée. Solaire thermique Si surface des panneaux, fraction solaire mais rendement panneau Exemple : habitation 4 personnes Avec 4 m² de panneaux solaires, on couvre 50% des besoins bruts en ECS ; les panneaux offrent un rendement de 40% c est-à-dire que 40% de l énergie incidente solaire qui «frappe» le panneau est «utilisée» pour réduire les besoins en chauffage. Avec 6 m² de panneaux solaires, on couvre 60% des besoins bruts en ECS ; alors qu ils n offrent plus qu un rendement de 30%. Pour couvrir 90 % des besoins, il faudrait monter à 15 m² de panneaux solaires ; le rendement de ceux-ci ne serait alors plus que de 15% 58

59 Type de production d ecs et dimensionnement Production sans stockage : - Chauffe-eau instantané électrique - Chauffe-eau instantané gaz - Chaudière gaz avec production instantanée d ecs (échangeur interne) - Chaudière avec échangeur externe Chauffe-eau instantané électrique Avantages : - Fonctionne à l électricité (tout le monde en a) - Coût d installation réduit - Quantité illimitée (mais débit très limité) - Ne prend pas de place - Pas de raccordement à une cheminée - Très peu de pertes Désavantages : - Fonctionne à l électricité (bilan EP très mauvais) - Débit très limité (fonction de la puissance électrique disponible) - Applications forcément très réduites 59

60 Chauffe-eau instantané électrique Exercice : Quelle puissance utile est nécessaire pour disposer d un débit de 8 litres eau /minute à 40 C (arrivée de l eau de ville à 10 C) Q13 Chauffe-eau instantané électrique 60

61 Chauffe-eau instantané gaz Avantages : - Pas de stockage - Débit assez élevé possible - Quantité illimitée - Encombrement limité - Coût installation moyen - Coût fonctionnement faible - Rendement élevé Désavantages : - Fonctionne au gaz (gaz naturel disponible nécessaire ou bonbonne gaz propane ou butane) - Veilleuse souvent présente (consommation permanente) - Raccordement cheminée ou ventouse nécessaire Privilégier les appareils étanches! Chauffe-eau instantané gaz 61

62 Chauffe-eau instantané gaz Exercice : Quel débit d eau chaude est disponible avec une puissance utile de 24 KW. Eau chaude à 40 C Eau de ville à 10 C Q14 Chauffe-eau instantané gaz 62

63 Chaudière gaz avec production instantanée d ecs via échangeur interne Avantages : - Pas de stockage - Débit assez élevé possible fonction de la puissance disponible - Quantité illimitée - Encombrement limité - Coût installation réduit combiné à une chaudière gaz - Coût fonctionnement faible - Rendement élevé Désavantages : - Fonctionne au gaz (gaz naturel disponible nécessaire ou bonbonne gaz propane ou butane) - La production d ecs réduit dans certain cas le rendement des chaudières à condensation (anciennes technologies) Privilégier les appareils étanches, à condensation, modulantes et sans veilleuse! Hors technologies alternatives, c est la solution la plus performante Chaudière gaz avec production instantanée d ecs Les nouveaux produits garantissent un fonctionnement avec rendement très élevé (supérieur à 107 % PCI) même en production d ecs avec des technologies de condensation permanente même sur l ecs. En chauffage, c est la T de retour qui fixe la possibilité de condenser. En ECS, l arrivée d eau froide (eau de ville) sert de point froid pour permettre la condensation même en production à t élevée. La plage de modulation large permet une grande puissance en ecs et une adaptation de la puissance pour le chauffage. 63

64 Chaudière gaz avec production instantanée d ecs Chaudière avec production instantanée d ecs via échangeur externe Avantages : - Pas de stockage - Débit assez élevé possible fonction de la puissance disponible - Quantité illimitée - Encombrement limité - Coût de fonctionnement fonction du vecteur énergétique - Rendement fonction de la chaudière Désavantages : - Pertes vers l ambiance au niveau de l échangeur - Grosses puissances nécessaires - T ecs élevée nécessaire (grosses installations boucle ecs risque de légionnelle) conditionne la T de production de la chaudière (T glissante possible mais avec limite basse assez haute) - T de retour de l échangeur élevée (ne favorise pas la condensation) 64

65 Chaudière avec production instantanée d ecs via échangeur externe Installations typiques pour des gros besoins en ecs (multi résidentiel, hôpitaux, ) Eventuellement combiné avec ballon tampon Bilan producteurs Ordres de grandeurs sur base des technologies performantes actuelles sur le marché Ballon Vecteur nécessaire énergétique F EP Rendement production Energie finale Rend Prod + pertes stockage Energie finale Rendement production Energie Primaire Coût Kwh Coût KWh/ rendement Boiler électrique x électricité 2,5 95% 90% 36% 0,20 0,22 Chaudière + ballon x mazout 1 90% 86% 86% 0,09 0,11 Chaudière + ballon x gaz 1 95% 90% 90% 0,08 0,09 Chaudière + ballon x pellets 1 90% 86% 86% 0,05 0,06 Chaudière + ballon x bois 1 85% 81% 81% 0,04 0,05 Accumulateur gaz x gaz 1 90% 86% 86% 0,08 0,09 Boiler thermodynamique x électricité 2,5 250% 238% 95% 0,20 0,08 Electricité instantanée électricité 2,5 95% 95% 38% 0,20 0,21 Chauffe-eau gaz instantané gaz 1 95% 95% 95% 0,08 0,08 Chaudière avec ecs instantané gaz 1 100% 100% 100% 0,08 0,08 Chaudière avec échangeur externe gaz 1 95% 95% 95% 0,08 0,08 Chaudière avec échangeur externe mazout 1 90% 90% 90% 0,09 0,10 65

66 Conclusions Une installation idéale d eau chaude sanitaire : - Des équipements peu consommateurs d ECS (réducteurs de débits, douche privilégiée >< bain) - Une production proche des points de puisage (décentralisation et découplage de la production si nécessaire) - Une production instantanée si possible (gaz privilégié) - Si centralisation nécessaire, et instantané pas possible, privilégier le semiinstantané (limiter la taille du stockage) - Adapter le circuit pour ne pas pénaliser le rendement de la chaudière (chaudières à condensation) - Réduire les besoins bruts en plaçant une installation solaire - Isoler fortement les composants : ballon et boucle ECS si présente (grosses installations) - Placer des organes de gestion et de contrôle (grosses installations) Exercices 66

67 Besoin net en énergie Exemple : R1 Quelle quantité d énergie faut-il pour élever 300 litres d eau de 40 C? 300 litres d eau = 300 kg d eau Une différence de 40 C = une différence de 40 K 300 kg x 40 K x 1,16 Wh kg-1 K-1 = Wh soit 13,92 KWh Besoin net en énergie Exemple : R2 Ménage de 4 personnes Consommation donnée de 50 litres/pers/jour à 40 C (moyenne) Attention : l eau de ville arrive en moyenne à 10 C BNE ECS annuel? 4 pers x 50 kg x 30 K (40-10) x 365 (jours) x 1,16 Wh kg -1 K -1 = 2540 KWh / an 67

68 Besoin net en énergie Si on considère que l eau de ville arrive à 10 C en moyenne : 25 x 50 (60-10) x 1,16 = 1450 Wh R3 À combien de litres d eau à 40 C cela correspond t il? 1450 =? x 30 (40-10) x 1,16? = 41,6 litres d eau à 40 C PHPP un peu «économe» en eau Besoin brut en énergie : rendement de distribution R4 Quelles seront les pertes de puisage par transmission pendant l utilisation de la douche? 5 minutes/pers/jour pour 4 personnes (conduites 1/2 non isolées) 33 W/m x 10m = 330 W Période utilisation : 5 minutes x 4 soit 20 minutes/jour Soit 330 W x 0,33 h = 100 Wh soit 0,1 KWh/jour Pour 365 jours : 36,5 KWh 68

69 Besoin brut en énergie : rendement de distribution Calcul des pertes de la boucle de circulation : R5 Exemple 1 : boucle de circulation ¾ de 30 m non isolée qui fonctionne 24h/24h 43 W/m x 30 m = 1290 W de puissance déperditive Soit une consommation de 1,29 KWh/h soit KWh/an!!! Si c est pour répondre à un BNE ECS de 2540 KWh/an, le rendement est de 18% MAIS apport chauffage indirect ET ne pas oublier consommation électrique circulateur (mais qui est négligeable dans ce cas-ci). Besoin brut en énergie : rendement de distribution R6 Calcul des pertes de la boucle de circulation : Exemple 1 : boucle de circulation ¾ de 30 m isolée qui fonctionne 8h/24h 9 W/m x 30 m = 270 W de puissance déperditive Soit une consommation de 0,27 KWh/h soit 788 KWh/an Attention, étant donné que la boucle s arrête, on perd 2x/jour toute la chaleur de l eau qui est dans la boucle (8 litres). Soit 2 x 8 x 45 (65-20) x 1,16 x 365 (jours/an) /1000 = 305 KWh/an La consommation du circulateur pourrait être estimée à 25W x 8h/j x 365 j = 73 KWh/an Total : 1166 KWh/an Si c est pour répondre à un BNE ECS de 2540 KWh/an, le rendement est de 68% 69

70 Producteurs d ecs Exercice : Débit = 9,5 litres/minutes avec un Delta t = 45 C Soit eau chaude à 50 C avec eau froide à 5 C Débit mitigé = débit chaud x (T C T F) (T M-T F) R7 Débit mitigé = 9,5 x (50-5)/(40-5) = 12,2 litres/minutes Producteurs d ecs Exercice : Quantité mitigée = Quantité chaude x (T C-T F) (T M-T F) R8 Quantité mitigée = 200 x (60-5) = 314 litres d eau mitigée (40-5) Soit 1 bain + 3 douches + vaisselle 70

71 Producteurs d ecs Exercice : R9 Si j ai une chaudière gaz de 20 KW avec micro accumulation de 40 litres (60 C), quel débit de pointe à 40 C puis-je offrir pendant 10 minutes? Eau de ville avec arrivée à 10 C. En production instantanée : Puissance de 20 KW Consommation de 20KWh par heure /60 = 333 Wh/minute Chaleur massique eau = 1,16 Wh/kg/ C Débit en litre/minute = 333/1,16x30 = 9,56 litres En accumulation : 40 litres à 60 C à utiliser en 10 minutes soit 4 litres/min à 60 C Débit mitigé = 4 x (60-10)/(40-10) = 6,66 litres On dispose donc d un débit de pointe de 16 litres d eau à 40 C / minute pendant 10 minutes ensuite le ballon est vide on passe à 9,56 litres/minute Boiler électrique Exercice : R10 Calculer le temps nécessaire pour réchauffer un ballon de 200 litres à 60 C (eau de ville à 10 C) avec une résistance électrique de 2200 W Energie nécessaire = 1,16 x 200 x 50 = Wh Wh/2200 W = 5,27 heures Il faudrait encore ajouter qques minutes de charge pour compenser les déperditions du ballon 71