Le chauffe eau à accumulation électrique I) Composition d un chauffe eau électrique Leurs constitutions sont sensiblement les mêmes entre chaque fabriquant : Habillage Départ eau chaude Isolant Cuve Anode Doigt de gant thermostat Résistance Brise jet Thermostat Arrivée d eau froide Départ d eau chaude Branchement électrique de la Résistance Descriptif : - L isolation thermique est une mousse de polyuréthane. Elle recouvre la surface en contact avec la cuve pour diminuer les pertes (échange de chaleur) de chaleur. - La cuve est en acier laminé d épaisseur variable de 1.8 mm à 2.5 éprouvé au environ de 12 bars. Elle est souvent couverte d une protection type émaillage vitrifié. - L arrivée eau froide doit être équipée d un groupe de sécurité et d un raccord diélectrique - Le Brise jet est utilisé pour éviter lors du remplissage du ballon de mélanger l eau froide (situé en partie basse) de l eau chaude (située en partie haute) Page 1 sur 14
- L anode A.C.I (Anti Corrosion Intégrale) : protège la cuve contre la corrosion.elle peut être en magnésium ou en titane. Ce principe repose sur l'utilisation d'une anode active en titane à courant imposé qui ne se dissout pas dans l'eau, permettant une protection durable et maintenant l'équilibre chimique du fer lors d'éventuels contacts de l'acier avec l'eau, empêchant ainsi toute corrosion et réduisant l'entartrage L anode se «consomme» donc diminuera et nécessitera d être changée pour assurer son rôle. - La résistance est l élément qui permet de chauffer l eau. Sa technologie peut être différente en fonctions des chauffes eau : 1) la résistance blindée : elle est réalisée en acier inoxydable et plongeant directement dans l'eau, la résistance blindée supporte des puissances très élevées. Avantage : Son coût Inconvénient : Obligation de vidanger le chauffe eau pour le remplacement de la résistance 2) la résistance stéatite : elle est composée de filaments métalliques entourant une pierre réfractaire, la résistance stéatite est insérée dans un fourreau étanche. Cela facilite l'accès à la partie électrique et l'absence de contact direct avec l'eau évite les dépôts de calcaire. Avantage : Elément en céramique installé dans un fourreau (pas besoin de vidanger pour changer la résistance), son remplacement se fait donc rapidement. Inconvénient : Son coût. - Le tube départ eau chaude remonte jusqu en partie haute du ballon pour ne récupérer que de l eau chaude (phénomène de stratification) - Le départ d eau chaude doit lui aussi être équipé d un raccord diélectrique si le départ raccordement est en tube cuivre. Le raccordement d un chauffe-eau à une canalisation en cuivre doit obligatoirement être effectué avec interposition du raccord isolant. - Le thermostat est utilisé pour réguler la température de l eau à l intérieur du ballon à l aide d une vis de réglage. Le bulbe du thermostat est inséré dans un fourreau et n est donc pas en contact direct avec l eau. Dans le thermostat est intégrée une sécurité de surchauffe qui permet de protéger le ballon et le circuit électrique d une surchauffe. Le ré-enclenchement de cette sécurité se fait manuellement sur le thermostat. Les modèles horizontaux et verticaux sur socle sont équipés d un thermostat électronique : thermistance de précision ± 1 C. Les modèles verticaux muraux sont équipés d un thermostat bibulbe : liquide thermosensible à ± 3 C, 2 fonctions (régulation et température de sécurité). De plus en plus de fabricants adaptent des thermostats électroniques, plus performants, sur les modèles verticaux muraux. Bornier du thermostat Vue de l intérieur Thermostat Sonde de sécurité Sonde de régulation 240 V Résistance Bornier de la résistance Bornier du thermostat Vue de Face du thermostat Sonde de sécurité Sonde de régulation 1 2 3 4 240 V Résistance 5 Bornier de la résistance Masse Ballon Masse Ballon Page 2 sur 14
II) La positon des chauffes eau et les différentes appellations : 1 2 3 1- le vertical mural : sa position est verticale généralement à 50 cm du sol. Leurs capacités varient de 75 à 300 litres suivant les catégories. 2- l horizontal il s agit d un modèle qui se positionne sous plafond à l horizontale 3- le stable est un chauffe eau de grande capacité qui varie de 200 litres à 500 litres. Sa position est posée au sol. 4- Le sur ou sous évier : Le sur évier et le sous évier sont de petite capacité (10, 15,30 litres) Ceux sont modèles qui servent d appoint si la distance est importante ou pour des petits besoins. Il existe aussi des petits modèles appelés chauffe instantanée de capacité 15 litres qui fonctionne en permanence. III) Les accessoires indispensables ou optionnels 4 a) Les manchons ou raccords di électriques : Ils sont indispensables sur le départ d eau chaude et sur l arrivée d eau froide si le groupe de sécurité n est pas directement raccordé sur le chauffe-eau. En cas de corrosion des filetages des tubes non équipés de ces protections, une garantie ne pourrait être appliquée. b) Le trépied : Il est nécessaire si les fixations ou le mur ne peut supporter le poids du cumulus. Néanmoins, il est préconisé de fixer au mur le cumulus en plus du trépied. Page 3 sur 14
c) Le groupe de sécurité : Il assure 4 fonctions : - Robinet arrêt eau froide : pour isoler hydrauliquement le cumulus électrique. - Clapet anti-retour : Interne, il évite les retours d eau chaude sanitaire (du cumulus sous pression) dans le réseau d eau de ville. - Robinet de vidange : il permet de vidanger le cumulus. - Soupape de sécurité : Tarée à 7 bars, elle permet de relâché en pression le cumulus si il monte trop en pression (du à la montée en température de l eau. Arrivée d eau Vissé sur l arrivée d eau froide du ballon Robinet d arrêt Clapet anti-retour Robinet de vidange Vidange vers égout Soupape de sécurité Nomenclature Symbole hydraulique Groupe de sécurité. 1. robinet d isolement. 2. clapet anti-retour. 3. soupape de sûreté. 4. partie pour le raccordement du siphon. 5. bouton de décharge manuelle. d) Le réducteur de pression : Lorsque la pression d alimentation du cumulus est égale ou supérieur à 4,5 bars, il est nécessaire de mettre un réducteur de pression pour réguler et maintenir une pression proche de 3 bars. Celui-ci s installe au début du réseau d alimentation d eau froide. e) Le mitigeur thermostatique : Il permet de limiter la température de départ de l eau chaude sanitaire (environ 50 c) tout en gardant une température élevé dans le chauffe eau (60 C) f) Le vase d expansion : Lors de la chauffe de l eau du chauffe eau, une Page 4 sur 14
dilatation se crée du à l augmentation de pression. Pour absorber cette dilatation et éviter que le groupe de sécurité ne goutte, un vase d expansion peut être installé IV) Emplacement du chauffe eau a) CHOIX DE L EMPLACEMENT Le chauffe-eau électrique sera placé dans un endroit situé à l'abri du gel, le plus près possible des différents points de puisage de façon à ce que les tuyauteries soient les plus courtes possibles ( perte de chaleur de gaspillage d eau froide). Si les points de puisage sont très éloignés, il est judicieux de prévoir deux chauffe-eau. Il conviendra de veiller à l'accessibilité et à la facilité de raccordement des tuyauteries eau froide et eau chaude. Si le chauffe eau est installé dans la salle de bain : Tous les circuits qui desservent un local contenant une baignoire ou une douche doivent être protégés par un ou plusieurs dispositifs différentiels à haute sensibilité (30 ma), sauf les circuits en très basse tension de sécurité (limités à 12 volts dans les pièces d'eau) ou en aval d'un transformateur de séparation. Respect des volumes de sécurité L'espace de la salle de bains se divise en quatre volumes, chaque volume impliquant des consignes de sécurité à respecter. C'est logique : plus on s'approche de la baignoire ou de la douche, plus le risque est grand et plus les règles de sécurité sont importantes. Volume 0 : la baignoire ou la douche Tout matériel électrique (sèche-cheveux, rasoir, téléphone portable, etc.) est interdit. Page 5 sur 14
Volume 1 : au-dessus la baignoire ou du bac à douche Ne sont autorisés que les appareils d'éclairage ou les interrupteurs alimentés en Très Basse Tension de Sécurité 12 V (TBTS 12 V). Pour ces appareils électriques, on veillera à ce qu'ils portent la marque NF et soient protégés contre les projections d'eau. Volume 2 : 60 cm autour de la baignoire ou du bac à douche Pour ce volume, tous les matériels tels qu'appareils de chauffage électrique ou appareils d'éclairage doivent être de classe II, porter la marque NF et être protégés contre la pluie (seules sont admises les prises "rasoirs" équipées d'un transformateur de séparation). Volume 3 : au-delà des 60 cm Pour ce dernier volume, sont admis les appareillages électriques et les matériels électriques de classe I, les prises de courant de type 2P + T et les boîtes de connexion. Ils doivent porter la marque NF et être protégés contre les chutes verticales de gouttes d'eau (ou IPX 1). Enfin, quand ils ne peuvent être placés ailleurs, les chauffe-eau électriques sont admis dans les volumes 1 et 2, mais ils doivent : - être alimentés en 230 V (chauffe-eau électrique instantané ou chauffe-eau électrique à accumulation de type horizontal, placé le plus haut possible) ; - respecter les deux conditions suivantes : les canalisations d'eau doivent être réalisées en matériau conducteur, et le circuit d'alimentation en énergie électrique doit être protégé par un dispositif différentiel haute sensibilité inférieure à 30 ma. Page 6 sur 14
V) Risque lié au stockage d eau a) La légionellose Définition :La légionelle est un micro-organisme bactérien responsable chez l homme d une pneumonie appelée maladie du légionnaire ou légionellose Facteurs de développement Bras morts des réseaux ECS Dépôts de tartre Corrosion Afin de limiter le risque lié au développement des légionelles dans les systèmes de distribution d'eau chaude sanitaire - 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, à l'exclusion des ballons de préchauffage, doit : - être en permanence à une température supérieure ou égale à 55 C à la sortie des équipements ; - ou être portée à une température suffisante au moins une fois par 24 heures, b) Les brulures.afin de limiter le risque de brûlure : - dans les pièces destinées à la toilette, la température maximale de l'eau chaude sanitaire est fixée à 50 C aux points de puisage ; - dans les autres pièces, la température de l'eau chaude sanitaire est limitée à 60 C aux points de puisage ; - dans les cuisines et les buanderies des établissements recevant du public, la température de l'eau distribuée pourra être portée au maximum à 90 C en certains points faisant l'objet d'une signalisation particulière. c) Le tartre Le tartre est un problème majeur en plomberie ( tuyauterie bouchée, entartrage de la résistance, surconsommation électrique du chauffe eau, développement de légionellose ) La température de la production est un facteur important du développement du tartre. Pour combattre le tartre, l adoucisseur d eau est primordial. Néanmoins il faut effectuer une analyse de la dureté de l eau pour connaitre le traitement à effectuer. Page 7 sur 14
VI) Choix et dimensionnement d un chauffe-eau b) Temps de chauffe Le temps de chauffe d un chauffe-eau se détermine de la manière suivante: Capacité (l) x température ( C) = Temps de chauffe (h) Puissance résistance (kw) x 860 c) Choix du chauffe-eau Les besoins en eau chaude sont délicats à évaluer. Ils progressent très rapidement dès que l usager prend l habitude de cet important facteur de confort. Il ne faut donc pas hésiter à conseiller une capacité nettement supérieure aux besoins existants. http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=wnogvdrae4m Page 8 sur 14
Critères techniques Le cahier des charges de la marque NF Électricité Performance définit 3 paramètres essentiels : a-. V40 (litres) : quantité d eau chaude fournie à 40 C, pour une température d eau froide à 15 C. b- tr,50 (heures, minutes) : durée de remise en température (50 C) une fois le volume d eau chaude épuisé. c- Qpr (kwh/24h) : pertes statiques de l appareil. Les pertes statiques correspondent à la constante de refroidissement mais sont mesurées dans des conditions différentes. La constante de refroidissement est l énergie consommée en 24 heures par le chauffe-eau en l absence de soutirage et ramenée à une contenance de 1 litre et à une différence de température, entre l eau contenue et l ambiance, égale à 1K. VII) Câblage électrique d un chauffe eau électrique a) Câblage en heure creuses /heures pleines (contacteur jour /nuit) b) Câblage de la résistance Page 9 sur 14
c) Test de la résistance électrique Mettre le multimètre en position Ohmètre : - Si la valeur de la résistance est proche de «ZERO» la résistance est en état de marche - Si la valeur indiquée est «1» la résistance est HS fil cassé ou court circuit - Si la valeur indiquée est «1» la résistance est HS fil cassé d) Cablage du thermostat Résistance Sécurité thermique L1 N T VIII) Installation, mise en route et entretien Page 10 sur 14
Lycée Frédéric Mistral Page 11 sur 14
Page 12 sur 14
Page 13 sur 14
Page 14 sur 14