Eaux Chaudes Sanitaires

8/10/2019 Eaux Chaudes Sanitaires

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284 TRAITDESINSTALLATIONSSANITAIRES

70 C pendant 2 min au moins une fois par 24 h ;65 C pendant 4 min au moins une fois par 24 h ;60 C pendant 60 min au moins une fois par 24 h.

Dans la pratique, il convient de placer des mitigeurs thermostatiquesau plus prs des points de puisage ou dfaut la sortie de lappareil deproduction deau chaude.

Les normes et DTU prcisent les rgles suivantes :Les dispositions doivent tre prises pour que leau chaude arrive rapi-dement aux robinets (les enqutes de satisfaction montrent quau-deldun temps dattente suprieure 8 10 s lusager considre cela commeun inconfort).

Les tuyauteries de distribution doivent tre calorifuges, elles doiventpouvoir se dilater librement.Tout appareil de production doit tre quip dun clapet antiretour etdune soupape de scurit.Les rseaux de distributions ne doivent pas comporter de bras morts (un bras mort est une tuyauterie dans laquelle leau ne circule pas oupeu).

On peut dfinir la production deau chaude selon la taille de linstalla-

tion. On distinguera :la production individuelle :dun appartement, dune villa ;la production collective: dun immeuble, un htel

Installation de production individuelledeau chaude

Avant toute ralisation dune production deau chaude, il faudra dter-

miner les besoins.Les critres principaux de dimensionnement sont les suivants :le dbit instantan ;le dbit de pointe pendant 10 minutes ;le dbit horaire maximal ;la consommation globale journalire ;les consommations ponctuelles exceptionnelles ;le nombre de personnes, de points de puisage, de logements ;le type de confort souhait.

Voici le dtail de chacun des critres de dimensionnement :


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PRODUCTIONDEAUCHAUDESANITAIRE 285

DBITINSTANTANLe dbit instantan est important pour tous les appareils de production

deau chaude instantane. Il dterminera le dbit spcifique de lappareil(dbit deau chaude en l/min la sortie de lappareil pour un cart detemprature entre leau froide et leau chaude de 30 C).

Il se dtermine partir des dbits et des calculs de simultanit utilisslors du dimensionnement des tuyauteries (se reporter au chapitre 6 sur ladistribution intrieure).

Exemple

Pour alimenter une baignoire en eau chaude sanitaire, il faudra undbit instantan de 0,33 l/s soient 19,8 l/min.

Dans la pratique leau chaude est mlange avec leau froide, son dbitrel est donc plus faible.

DBITDEPOINTEPENDANT10 MINUTESOn considre quun temps de 10 minutes correspond un usage nor-

mal (temps pendant lequel on laisse couler leau avant de refermer le

robinet pour se savonner, faire la vaisselle).

DBITHORAIREMAXIMALOn lappelle parfois dbit continu, il correspond aux besoins deau

chaude sur une plage horaire de 1 heure, il se calcule partir les prconi-sations de la RT 2005.

CONSOMMATIONGLOBALEJOURNALIRE

Les formules de calcul dfinies par la RT 2005, utilisables pour le loge-ment individuel ou collectif, sont les suivantes :V m = a ah S

avec :Vm : volume deau chaude mitige ( 40 C) ;a : besoins unitaires exprims en litres deau 40 C ;ah : coefficient horaire ;S : surface habitable en mtres carrs.La valeur de a est donne dans le tableau 7.1.


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Tableau 7.1 Besoins unitaires (a) exprims en litres deau 40 C

Type de

construction

Surface

habitable

Besoins unitaires a Lgende

Logementsindividuels

Surface < 27 m 17,7ln = logarithmenprien

S = surface habitabletotale en m

nb Log = nombre delogements

Sm = surface habitablemoyenne en m

Sm = Snb Log

Surface 27 m a=470,9 ln(S) 1 075

S

Logements

collectifs

Surface < 27 m 17,7

Surface 27 m a= 470,9 ln(Sm) 1 075Sm

Tableau 7.2 Coefficient horaire (ah) Btiments dhabitation

Plages horaires Coefficient horaire (ah)

de 7 8 h 0,028

de 8 9 h 0,029

de 9 18 h 0

de 18 19 h 0,029

de 19 20 h 0

de 20 21 h 0,028

de 21 23 h 0,029

On peut, laide de ces coefficients, calculer les besoins de productiondeau chaude pour chaque tranche horaire de la journe. Ces besoinspermettent de calculer la puissance minimum des appareils de productioninstantane.

Dans la pratique, on pourra aussi calculer la puissance instantanencessaire partir du dbit de lappareil et du nombre de robinets ali-menter.


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Exemple

Pour un logement individuel de 120 m2, les besoins en eau chaude

sanitaire se calculeront de la manire suivante :Calcul du coefficient a :

a= = 9,83470,9 ln(120) 1 075120

Tableau 7.3 Calcul des volumes deau mitigeen fonction des plages horaires

Volumes deau mitige 40 C

pour un logement individuel de 120 mPlages horaires Volumes horaires deau mitige

de 7 8 h 9,83 0,028 120 = 33

de 8 9 h 9,83 0,029 120 = 34

de 18 19 h 9,83 0,029 120 = 34

de 20 21 h 9,83 0,028 120 = 33

de 21 22 h 9,83 0,029 120 = 34

Total 168 litres

La consommation de base deau chaude sanitaire de ce logementsera de 168 l deau 40 C par jour (sur la base de 7 jours parsemaine).Si la production deau chaude sanitaire est une production paraccumulation 70 C, le ballon de stockage devra avoir une capacitminimum de 84 l soit un modle de 100 l. (Pour le dtail de ce calculse reporter au chapitre 1, Mmento technique ; transfert de chaleur

par mlange). Dans la pratique, pour garantir un meilleur confort, ontiendra compte du nombre de personnes (voir le tableau 7.5).

CONSOMMATIONSPONCTUELLESEXCEPTIONNELLESCes consommations constituent des cas particuliers sur une priode de

la journe, une priode de lanne (occupation saisonnire) Elles sontlies lusage des locaux et aux modes de vie des utilisateurs, il sera doncncessaire de demander aux utilisateurs, sils sont connus, de prciserleurs utilisations de leau chaude sanitaire.


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Exemple

Prsence de toute la famille pendant 15 jours en t. Dans ce cas, il

sera souhaitable de prvoir une production deau chaude compl-mentaire pour cette priode.

NOMBREDEPERSONNES, DEPOINTSDEPUISAGE, DELOGEMENTS

Le nombre de personnes, plus que la surface de lhabitation, dtermineles besoins quotidiens. Pour les habitations individuelles, on consultera letableau des prconisations donnes par Promotelec.

Le nombre de points de puisage, comme nous lavons vu plus hautdtermine le dbit instantan. Il faudra dfinir le nombre de points depuisage susceptibles de fonctionner en mme temps.

Pour les logements collectifs, le dtail des calculs est prcis plus loin auparagraphe sur la production collective deau chaude.

CONFORTSOUHAITLe dimensionnement dtermine les limites de la quantit deau chaude

disponible. Il est difficile, une fois linstallation ralise, daugmenter cettecapacit de production.Le dimensionnement initial est donc primordial, on tiendra compte des

conseils suivants :Laugmentation du volume de stockage nest pas toujours judicieuse (part pour les systmes solaires qui ont un mode de fonctionnement limitaux apports solaires), on prfrera augmenter la puissance de la pro-duction, ce qui permettra de renouveler plus souvent le volume deauchaude stocke.Les habitudes particulires des utilisateurs doivent permettre dadapterla production deau chaude aux besoins rels (douche le matin, bain lesoir).Lorsque les distances entre les diffrents points dutilisation sont impor-tantes, plusieurs solutions sont possibles :

production dlocalise pour les points les plus loigns ;ballon tampon de maintien en temprature (quip dune rsistance defaible puissance), il permet de rduire le temps dattente au point de pui-sage ;ralisation dun bouclage deau chaude sanitaire laide dun circulateur


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qui maintient une temprature suprieure 50 C dans la boucle de dis-tribution ;pose dun cordon chauffant pour maintenir la tuyauterie deau chaude en

temprature.Nous voyons que le dimensionnement dune installation de production

deau chaude dpend de nombreux critres. Lutilisation des recomman-dations donnes par Promotelec permet, pour les petites installations, enfonction du type de confort souhait de raliser un dimensionnementrapide pour les accumulateurs lectriques. Pour les autres modes de pro-duction, il faudra tenir compte de la puissance de lappareil.

On pourra classer les appareils en fonction de leurs modes de produc-tion :Production instantane : leau est produite au moment du puisage.Production semi-instantane ou micro-accumulation : un faible volumedeau est stock dans un ballon (de 0,5 l 15 l), il permet une rponserapide de lappareil le temps que la production commence, et un dbitdeau chaude satisfaisant pendant 10 min.Production semi-accumulation : un volume deau de 30 50 l est stocket permet de satisfaire la demande pendant 1 2 h.

Production par accumulation : leau est stocke dans un ballon (de 50 300 l) et permet de satisfaire la demande ; le volume deau stockcorrespond la consommation journalire.

Pour le dimensionnement dune installation, on pourra utiliser plusieursmthodes. En fonction des diffrents critres choisis, on se reportera dansla plupart des cas aux recommandations des constructeurs.

Appareils de production individuelle

deau chaudeLa production deau chaude individuelle peut tre ralise par des appa-

reils gaz, des accumulateurs lectriques, des fourneaux de cuisine, desappareils eau chaude, des ballons rchauffeur coupls au chauffage cen-tral, des installations solaires, des pompes chaleur Il existe aujourdhuide trs nombreux moyens et systmes permettant de produire de leauchaude sanitaire.


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PRODUCTIONDEAUCHAUDE APPAREILSGAZ

Chauffe-eau et chauffe-bains gaz instantans

Dbit instantan :la question du dbit instantan se pose principale-ment pour les appareils au gaz instantans (figure 7.1). Il faut vrifier quelappareil ait un dbit suffisant par rapport au dbit instantan probableque lon calculera selon les rgles de calcul du DTU 60.11 (chapitre 6,Distribution intrieure page 252).

22 cm18 cm

48 cm

Figure 7.1 Anciens chauffe-eau gaz instantan Leblanc :a) rgulation automatique de 125 mth avec thermo-couple

et coupe-tirage antirefouleur intgrs ;(b) de puissance variable de 150 400 mth/min

On trouve encore de nombreux chauffe-eau et chauffe-bains gaz dansles appartements ayant des points de puisage loigns. Le matriel a vo-lu ces dernires annes, la veilleuse permanente est progressivementremplace par une gestion lectronique de lallumage. Il existe ce jourde trs nombreux modles en fonctionnement principalement destins un march de remplacement des appareils existants.

a) b)


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Principes de fonctionnement

Un appareil gaz instantan est quip dun dispositif de scurit quipermet le contrle de la flamme (veilleuse permanente et thermocouple,sonde dionisation ), dun dispositif qui permet lallumage du brleurds louverture du robinet deau (valves eau, dbitmtre...). Lorsquil ya puisage, le dispositif mcanique ou lectronique va grer lallumage dubrleur et pourra dans certains cas en moduler la puissance.

Appareil gaz veilleuse permanente

Lallumage de la veilleuse se fait manuellement la mise en service delappareil (figure 7.2). En appuyant sur le bouton de commande, luti-

lisateur provoque louverture du clapet gaz de scurit, ce qui permetlalimentation en gaz de la veilleuse, mais interdit lalimentation en gazdu brleur principal.

Figure 7.2 Veilleuse de chauffe-eau

Lallumage de la veilleuse seffectue laide dun dispositif pizo-lec-trique. Lorsque la flamme de la veilleuse est allume, elle chauffe un ther-


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mocouple. Sous leffet de la chaleur, un courant lectrique stablit dansle thermocouple et alimente une bobine magntique qui maintiendra leclapet de scurit gaz ouvert.

Lorsque lutilisateur relche le bouton de mise en service, il permet lali-mentation en gaz du brleur principal. Le clapet de scurit restera ouverttant que la flamme de la veilleuse restera allume.

Si la flamme de la veilleuse steint, le thermocouple refroidi en quelquessecondes, le courant lectrique disparat, la bobine nest plus alimente,son champ magntique nest plus suffisant pour maintenir ouvert le cla-pet gaz de scurit, le ressort de rappel ferme le clapet.

Lappareil ne fonctionne plus, il faudra recommencer la procdure dal-

lumage pour remettre lappareil en service.Lorsque lappareil est en fonctionnement (veilleuse allume), louver-

ture du robinet deau chaude de linstallation provoque le mouvement dela membrane situe dans la valve eau. Cette membrane va actionnerlouverture progressive du clapet gaz de rgulation du brleur principalet provoquer lallumage de la flamme. En fonction du dbit deau chaudedemand, la position de la membrane peut varier ce qui permettra demoduler la puissance de la flamme en fonction des dbits deau qui pas-

sent dans le corps de chauffe pour obtenir une temprature deau chaudestable la sortie de lappareil.Lors de larrt du puisage, la fermeture du clapet gaz (B) est rapide et

permet larrt immdiat de la flamme pour viter lbullition dans le corpsde chauffe (figure 7.4).

Il existe aujourdhui dautres systmes de rgulation que la valve eau :dtecteurs de dbit, systmes thermostatiques

Les veilleuses et les thermocouples sont des dispositifs fragiles , touteintervention doit tre ralise par un technicien qualifi.


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Soudure chaudeThermocouple

Soudure froide

Conducteurs

Veilleuse

Clapet gaz Axe mtallique Bobine lectrique

Figure 7.3 Thermocouple

Pour mmoire : lancien dis-positif de scurit utilise sur lesappareils gaz, le bilame, nestplus fabriqu depuis 1978. Lesappareils qui en taient quipsont lobligation dtre remplacsdepuis 1996. On trouve pour-tant encore quelquefois ce typedappareils dans les campagnes(figure 7.4).

Gaz

Eau

Coupe du mcanisme et du bloc de scurit

B

C

M

Figure 7.4 Ancien dispositif bilame


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Figure 7.6 Sonde dionisation

Ces dispositifs ncessitent une alimentation lectrique qui est assureselon le modle par les piles ou par un gnrateur turbine place surlarrive deau froide.

Lors dun puisage (dtect par une valve eau ou un dtecteur de

dbit), le dispositif de contrle lectronique alimente en gaz la veilleusedallumage et met sous tension des lectrodes dallumage qui produisentun arc lectrique ; la flamme de la veilleuse sallume, elle est dtectepar une sonde dionisation (figure 7.6). Lorsque la sonde dionisation adtect la flamme de la veilleuse, le dispositif de contrle autorise louver-ture du gaz au brleur principal, la flamme du brleur sallume pour pro-duire de leau chaude.

Le principal reproche qui est fait aux chauffe-eau ou chauffe-bains

instantans gaz est la difficult dobtenir une temprature stable lasortie de lappareil. Lorsque la pression et le dbit varient dans linstal-lation (ouverture dune autre robinetterie) lappareil va moduler la puis-sance de la flamme ce qui va entraner des variations de temprature aupoint de puisage et obliger lutilisateur modifier en permanence sonrglage au mlangeur. Lutilisation de mitigeur thermostatique nest pos-sible quen choisissant un mitigeur thermostatique spcial gaz qui, lors deson rglage de temprature, ouvrira dabord leau chaude (ce qui permetla mise en marche de lappareil instantan gaz) puis rglera le dbit deaufroide pour obtenir la temprature dsire.


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Production deau chaude par bain-marie dans le corps de chauffe

du circuit de chauffage

Retourchauffage

Dpartchauffage

ECSEF Gaz

Circulateur

Dtecteur de dbit

Foyer

Brleur

Gaz

Sonde de tempraturedpart ECS

Corps de chauffe bain marie

Figure 7.7 Schma de principe dune production deau chaude bainmarie. Chaudire gaz mixte production dECS instantane

Lorsque le puisage deau chaude sanitaire est dtect, le brleur sal-lume, chauffe le corps de chauffe du circuit chauffage dans lequel passe

la tuyauterie deau froide. Par bain-marie, elle va se rchauffer pour pro-duire de leau chaude sanitaire (figure 7.7).

Production deau chaude par lintermdiaire dun changeur plaques

Circulateur

Dtecteur de dbit

Vanne 3 voies motorise

Retourchauffage

Dpartchauffage

ECSEF Gaz

Foyer

Brleur

changeur plaques

Gaz

Sonde de tempraturedpart ECS

Corps de chauffe(changeur primaire)

Figure 7.8 Schma de principe dune production dECS par changeur plaque. Chaudire gaz mixte production dECS instantane


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Lorsque le dtecteur de dbit indique la rgulation de la chaudire laprsence dun puisage deau chaude sanitaire, la vanne trois voies fermele retour de linstallation de chauffage pour ouvrir la voie du retour de

lchangeur plaques. Leau circule alors dans la chaudire grce au circu-lateur, en circuit ferm entre lchangeur plaques et le corps de chauffe(figure 7.8).

La puissance du brleur sera rgule de manire produire leau chaude la temprature dsire.

Appareil gaz de production deau chaude sanitairesemi-instantane ou micro-accumulation

La prsence dun petit ballon tampon dans lappareil permet de dis-poser dune rserve deau chaude (maintenue en temprature par unersistance chauffante), leau chaude sort de lappareil ds louverture dunrobinet, avant mme que le brleur ne sallume (figure 7.9).

Leau chaude est produite par lchangeur plaques de la mme manireque pour une chaudire production instantane et stocke dans le bal-lon tampon.

Retourchauffage

Dpartchauffage

ECSEF Gaz

Circulateur

Dtecteur de dbit


Foyer

Brleur

changeur plaques

Gaz

Sonde de tempratureECS

Corps de chauffe(changeur primaire)

Ballon tamponmaintenu en tmprature parune rsistance lectrique

Figure 7.9 Schma de principe dune production dECS par changeur plaque. Chaudire gaz mixte micro-accumulation et ballon tampon

On peut aussi produire leau chaude et la stocker directement dans unminiballon serpentin (figure 7.10).


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Retourchauffage

Dpartchauffage

ECSEF Gaz

Circulateur

Dtecteur de dbit


Foyer

BrleurSonde tampon serpentin

Gaz


Corps de chauffe

Figure 7.10 Schma de principe dune production dECSpar changeur plaque. Chaudire gaz mixte micro-accumulation

et ballon serpentin

Appareil gaz de production deau chaude par semi-accumulation

Retourchauffage

Dpartchauffage

ECS EFGaz

Foyer

Brleur

Vanne trois voies motorise

Gaz

Corps de chauffe


Ballon de stockage

Figure 7.11 Schma de principe dune production dECSpar semi-accumulation. Chaudire gaz mixte micro-accumulation

et ballon serpentin

La sonde situe sur le ballon de stockage de 30 50 l permet la rgu-lation de maintenir le ballon la temprature dsire (figure 7.11).


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Lorsque la temprature baisse (puisage deau chaude sanitaire), lavanne trois voies change de position et envoie leau du circuit de chauf-fage dans le serpentin situ dans le ballon pour le rchauffer jusqu ce

que la temprature de consigne soit atteinte.Pendant ce temps, les radiateurs ne sont plus aliments.Ce volume tampon plus important permet dassurer un dbit horaire

important.On trouvera le mme type dappareil quip dun rservoir plus impor-

tant, on parlera alors de production par accumulation. La rserve deauchaude importante permettra dans certains cas dautoriser le fonctionne-ment de linstallation de chauffage pendant le rchauffage du ballon (qui

dans ce cas durera plus longtemps).Appareils gaz de production deau chaude par accumulation

Eau froide

Gaz

Coupe tirage

Eau chaude

Tube de fumes

Figure 7.12 Schma de principe dune production dECS

par accumulation. Chauffe-eau gaz accumulation

Les fumes traversent le rservoir de stockage et permettent une mon-te en temprature rapide du volume deau (figure 7.12). Ce type dap-pareil est souvent utilis dans les campings, il est capable de fournir, en1 heure, 200 300 l deau chaude.

Lentartrage des corps de chauffe des appareils gaz provoquant unetrs forte perte defficacit, il est ncessaire de contrler la qualit de leauou de dtartrer priodiquement les appareils laide de produits ayantreu une attestation de conformit sanitaire.


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Lors du dtartrage chez le client, on utilisera des appareils spcifiques per-mettant de faire circuler la solution dtartrante dans le corps de chauffe.

Dune manire gnrale les appareils fonctionnant au gaz devront tre

raccords en conformit avec les DTU et rglements en vigueur. Il faudranotamment veiller aux ventilations, lvacuation des gaz brls, ltan-chit du circuit dalimentation gaz

Ces points rglementaires sont traits dans le chapitre 16, Installationsgaz.

APPAREILSAUFIOUL On ne trouvera pratiquement que des appareils de production par

accumulation, le plus souvent des chaudires mixtes.Appareils au fioul production deau chaudepar accumulation

Ces appareils ont gnralement une puissance infrieure 50 kW, ilsassurent le chauffage et la production deau chaude sanitaire dune habi-tation. Ils sont capables de produire en une demi-heure 150 350 l deauchaude.

Comme pour les chaudires au gaz, la priorit est toujours donne leau chaude sanitaire.

Le chauffage de leau sanitaire peut se faire de diffrentes manires :Par bain-marie : le rser-voir sanitaire est lint-rieur de la chaudire, leaudu circuit le chauffagelentoure dans sa totalit(figure 7.13).

Par changeur serpentin :leau du circuit chauffagecircule dans un serpen-tin pour rchauffer lacuve deau chaude sani-taire (figure 7.14). Leauest prleve sur le circuitchauffage :

Dpart chauffage

Sortie Eau chaudesanitaire

Entre Eau froidesanitaire

vacuation desfumes

Retour chauffage

Foyer

Rserve

deau chaude

Brleur

Figure 7.13 Chaudire au fioul bain marie


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Chauffe-eau instantans : ils permettent de produire leau chaude aumoment du puisage, mais ncessitent une grosse puissance lectrique.

Figure 7.15 Chauffe-eau horizontal (document Atlantic)

Chaque appareil correspond

des situations et des besoins par-ticuliers. Il faut donc dans chaquecas valuer les avantages et lesinconvnients des solutions envisa-ges en fonction du mode de viede lutilisateur et des recomman-dations faites sur les niveaux deconfort (Promotelec).

Figure 7.16 Chauffe-eau verticalsur trpied (document Atlantic)


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Figure 7.17 Chauffe-eau sous vier (document Atlantic)

Normes des appareils lectriques

Ces appareils doivent tre conformes aux normes :NF C 73-106 et additif pour les chauffe-eau accumulation ;NF C 73-117 pour les chauffe-eau chauffage acclr ;NF C 73-139 pour les chauffe-eau instantans.

Ils doivent porter la marque NF lectricit (scurit lectrique du pro-duit, protections des utilisateurs) ou NF lectricit Performance (scurit,


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performance et fiabilit plus importante) et doivent tre de catgorie Bou C (tableau 7.4).

Les appareils conformes la norme NF lectricit Performance catgo-

rie C ont des niveaux de performance suprieurs ceux imposs par laRT 2005.

Tableau 7.4 Catgories de la Norme NF lectricit Performance

Catgorie Bdepuis 2002(conforme

la RT 2005)

1,7 fois son volume deau en eau chaude 40 C pour lamme consommation dnergieTemps de remise en temprature (50 C) : 7 hPertes statiques par refroidissement (sans soutirage deau) :

Vertical = 0,22 + 0,0057

Volume en kWh / 24 h Horizontal = 0,75 + 0,008 Volume en kWh / 24 h

Catgorie Cdepuis

le 1erjuillet 2006(suprieure

la RT 2005)

1,75 fois son volume deau en eau chaude 40 C pour lamme consommation dnergie10 % disolant en plus que la catgorie B.Systme de protection anticorrosion permanent et sansentretienSurface de chauffe 6 W/cm pour limiter lentartrage(charge thermique faible)Voyant de chauffe

Prcision du thermostat : amplitude < 8 C.

ExemplePour un chauffe-eau de 150 l catgorie B vertical, on dispose de150 1,7 = 255 l deau 40 C.Sa consommation pour se maintenir en temprature sera de0,22 + (0,057 150) = 8,77 kWh par jour.

Ils doivent tre installs en respectant la norme NF C 15-100 et tremunis dun dispositif de scurit.Ils doivent avoir un indice de protection au moins IP 24.La rglementation thermique 2005 (RT 2005) applicable depuis le

1erseptembre 2006 a permis damliorer les performances des appareilsde production deau chaude dans le cadre dune rduction globale de15 % de la consommation dnergie.

La directive R. O H. S., applicable depuis le 1er juillet 2006, interditlusage aux fabricants de certains matriaux nuisibles lenvironnement(plomb, mercure, chrome, mousse sans CFC ni H CFC, etc.).


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Le DPE (diagnostic de performance nergtique) est exig depuis le1ernovembre 2006 pour les appartements anciens et depuis le 1erjuillet2007 pour les logements neufs et les locations. Il reste valable pendant

10 ans.

Tarifs lectriques

On pourra choisir dalimenter le chauffe-eau lectrique entre 230 V ouen 400 V selon labonnement souscrit auprs dEDF.

Lorsque le chauffe-eau a une capacit de stockage de plus de 100 l, ilest conomiquement plus intressant de souscrire un abonnement dou-ble tarif (le prix du kWh en heures creuses est infrieur de 40 % au tarif

normal mais labonnement est plus cher). Un contacteur jour/nuit permetle fonctionnement automatique du chauffe-eau pendant le tarif heurescreuses. Dans tous les cas il faut vrifier que la puissance souscrite estsuffisante pour alimenter le chauffe-eau et les gros appareils lectrom-nagers (pour plus dinformations se reporter au chapitre 17 sur les instal-lations lectrique).

COMPOSITIONDUNCHAUFFE-EAUUn chauffe-eau est toujours compos de la mme manire :

un rservoir (on dit aussi cuve ou ballon) ;un corps de chauffe compos dune rsistance lectrique et dun ther-mostat ;un isolant et son habillage extrieur ;un systme de fixation ;un dispositif de protection contre la corrosion ;deux tuyauteries de raccordement.

Il doit toujours tre quip dun groupe de scurit et de manchons

dilectriques (figure 7.18).


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Habillage en tle

Fourreau maill

Potentiomtre cliquets

Capot charnire

Limiteur de temprature

Siphon intgr au capot

Isolation thermiquehaute performance

Sonde de tempraturelectronique

Connexionde la rsistance

Coupe diapasonPoigne de prhension

Revtement mail : protectionparfaite contre la corrosion

Anode anti-corrosion

Rsistance statite

Brise-jet inox*

Bornier de raccordementen faade

Intelligence lectronique*et anti-chauffe sec*

Vanne darrt

Groupe de scurit

* Brevets Atlantic

Figure 7.18 Coupe chauffe-eau lectrique Atlantic

Il existe pour chaque lment qui le compose des possibilits diffrentes.Le rservoirest compos dune plaque dacier soude, il reoit en fin

de fabrication une couche de protection (revtement minral, mail cuitau four, inox). Il reste toujours sous pression, leau chaude plus lgre

saccumule dans la partie suprieure o elle est puise par la tuyauteriedpart eau chaude.

Le corps de chauffeest compos de deux parties :Le thermostatqui est positionn dans un doigt de gants et qui permet largulation du chauffe-eau, il est prrgl en usine 65 C. Les modleslectroniques permettent de rgler la temprature de leau au degr prs.Il est compos dun double thermostat : un thermostat de rgulationquigre la temprature de leau dans lappareil et un thermostat de scurit rarmement manuel qui met larrt lappareil en cas de surchauffe(temprature suprieure 95 C). Il faudra appuyer sur le petit bouton


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de rarmement pour permettre la remise en chauffe de lappareil, maissurtout il faudra rechercher la cause de cette mise en scurit.La rsistance lectrique. Elle peut tre de deux sortes. La rsistance

lectriquestatite,en cramique, est place dans un fourreau mtalli-que et nest pas en contact avec leau, elle se remplace trs facilement.Larsistance lectrique blinde(ou thermoplongeante) est place dansla cuve, il est ncessaire de vidanger la cuve pour la remplacer. Ces rsis-tances peuvent tre en monophas ou mixtes mono-triphas. Lorsqueleau est fortement calcaire, il est conseill dutiliser une rsistance sta-tite car elle a une charge thermique plus faible.

Certains modles sont dots dune scurit qui interdit la mise en

chauffe du chauffe-eau si celui-ci nest pas plein deauLisolationest ralise par linjection dune mousse polyurthane entrela cuve et lenveloppe extrieure.

Lesystme defixationcomprend deux ou quatre boulons selon la tailledu chauffe-eau, il faudra dans tous les cas sassurer de la solidit de laparoi (voir les rgles de pose).

Ledispositif de protection contre la corrosion. On trouve principale-ment deux systmes de protection :

La protection par anode en magnsium ou en aluminium quil faut

contrler tous les deux ou trois ans. Lanode est dites soluble, elle sedgrade au cours du temps par lectrolyse pour protger la cuve.La protection permanente par anode en titane et un dispositif lectro-nique qui ne ncessite pas dentretien. Dans ce cas, il y a gnralementun voyant lumineux pour signaler le bon fonctionnement du dispositif.Le dispositif maintient un courant lectrique de faible intensit continuou par impulsion dans la cuve pour la protger de la corrosion et parfoispour viter la formation de calcaire.

Les tuyauteries de raccordement sont toujours places de la mmemanire : leau froide droite (bague bleue) et leau chaude gauche(bague rouge). La tuyauterie deau froide est quipe dun brise-jet pourne pas crer de remous dans la cuve. La tuyauterie deau chaude remonte

jusquen haut de la cuve pour puiser leau lendroit o elle est la pluschaude.

Certains modles intgrent sous le capot de protection un mitigeurthermostatique qui permet de rgler la temprature de leau distribue(cette temprature doit toujours tre suprieure 50 C).


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On pourra utiliser les recommandations des constructeurs et de Promo-telec pour raliser le choix du volume de stockage.

Tableau 7.5 Recommandations Atlantic

quipement

Occupation du logement

Type de logement

VM + VS

HM

VM + VSHM

VMacclr

Besoinsjournalie

rs

simp

letarif

doubletarif

15

30 L

30

50L

100 L

15 L sur ou sous vier 30 L 50 L acclrPoints de puisage loigns

150 L

100 L

200 L

150 L

250 L

200 L

300 L 500 L

200 L*

75

100L

50

75 L

F2 F3 F4 F5 et plusF1

75

100L

100

150L

150

200L

200

250 L200 L 300 L

VM = Vertical Mural VS = Vertical sur Socle HM = Horizontal Mural* Implique la mise en uvre dun chauffe-eau lectrique complmentaire de faible capacit.Nouveau : les HM catgorie B rpondent aux mmes besoins que les VM.

: Prconisationt Promotelec

Accessoires dun chauffe-eau lectrique Groupe de scurit

La pose dun groupe de scurit est obligatoire (figure 7.19). Il doit treconforme la norme NF D 36-401. Le groupe de scurit regroupe plu-sieurs fonctions :

robinet darrt,clapet antiretour,

soupape de scurit tar 7 bar, robinet de vidange.

Figure 7.19 Groupe de scurit Thermador


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Il doit tre mont sur larrive deau froide. Il permet, lors de la mise enchauffe du chauffe-eau lectrique, de maintenir une pression infrieure 7 bar dans linstallation.

Lorsque lon chauffe 100 l deau, le volume augmente denviron 3 %,ce volume dexpansion ne peut pas tre contenu dans la cuve (qui sedformerait sous leffet de la pression). La pression augmente et la sou-pape de scurit souvre pour laisser couler leau goutte--goutte. Lors-que le temps de chauffe est termin, la soupape du groupe de scuritne doit plus couler.

Il est conseill dactionner manuellement la soupape de scurit unefois par mois pour viter un dpt de calcaire sur le joint.

Le clapet antiretour permet dviter le retour deau chaude dans latuyauterie deau froide. Sans ce clapet, toute leau chaude du chauffe-eause vidangerait dans linstallation deau froide en cas de baisse de pressionou de coupure deau sur celle-ci.

Aucun robinet ne doit tre install entre le chauffe-eau et le groupe descurit. Le raccordement la vidange est indispensable.

Raccord dilectrique

Un raccord dilectrique doit tre pos sur la tuyauterie deau chaudepour viter les phnomnes dlectrolyse entre la cuve et les tuyauteries(figure 7.20).

Ce raccord peut tre compos en rsine : il est dans ce cas gnralementfourni par le constructeur, ou tre compos de deux pices mtalliquesspares par un double joint isolant permettant la rupture de continuitlectrique entre la cuve en acier et les tuyauteries en cuivre.

Figure 7.20 Raccord dilectrique


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Rgles de pose dun chauffe-eau lectrique

Il est souhaitable dinstaller le chauffe-eau dans un volume chauffpour rduire les pertes par refroidissement.

La longueur des tuyauteries ne doit pas dpasser 8 m (temps dattentetrop long, volume deau dans les tuyauteries trop important qui provoquedes pertes dnergie et un risque de dveloppement des lgionelles).

Dans tous les cas, on veillera laisser un espace minimal de 50 60 cmface au thermostat ou la rsistance lectrique pour permettre le dmon-tage et laccs au raccordement lectrique, il faudra consulter les docu-mentations constructeurs.

Quelques rgles de base sont donnes par le DTU 60.1.

Espaces libres autour des appareils verticaux :10 cm au-dessus ;40 cm en dessous ;12 cm sur les cts.

Fixations chauffe-eau de capacit jusqu 50 l :murs de 20 cm au moins ; boulons de 10 mm ;cloisons de 12 20 cm (capacits de 30 50 l) ; boulons avec contre-pla-que travers la cloison ;

Cloisons minces (carreaux de pltre, briques...), capacit jusqu 15 l ;

boulons avec contre-plaque travers la cloison.

Fixation des chauffe-eau de plus de 50 l :murs pleins de 20 cm au moins ; boulons de 10 mm ;murs creux de 20 cm et cloisons pleines de 12 20 cm ; boulons travers laparoi solidariss 2 2 par une contre-plaque mtallique.

Fixation sur socle :espace de 75 cm sous le capot de la rsistance ;contrle de la rsistance du plancher pour les chauffe-eau de plus de 150 l.

Lorsque la cloison ne vrifie pas les conditions du DTU, il y a deuxsolutions :

utiliser un trpied ;utiliser un kit de fixation (figure 7.21) qui permet de saccrocher au pla-fond (attention de vrifier quil ny a pas de canalisations encastres dansle plafond : gaine lectrique, planchers chauffants, etc.).

Lorsque lespace autour du chauffe-eau ne permet pas une fixationcorrecte (serrage du boulon de fixation), il existe des plaques de fixationrapide qui rpondent aux exigences de la norme.


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Lorsque lon ne veut pas percer la cloison, il existe des consoles defixation universelle qui permette de rutiliser les anciennes fixations deschauffe-eau sans percements.

La pose des chauffe-eau horizontaux de 75 200 l peut se faire surla cloison ou directement au plafond en utilisant un kit de cerclage(figure 7.22).

Figure 7.21 Kit daccrochageau plafond chauffe-eau vertical

mural Atlantic

Figure 7.22 Kit de cerclagepour chauffe-eau horizontal

Atlantic

Raccordement lectrique dun chauffe-eau lectrique

Linstallation dun chauffe-eau lectrique dans une salle deau doit res-pecter la norme NF C 15-100 :

Le raccordement lectrique seffectuera avec un cble rigide de section2,5 mm2.La mise la terre de lappareil est obligatoire.Le chauffe-eau lectrique accumulation doit tre install dans le volume3 ou hors volume.Si les dimensions de la salle de bains ne permettent pas de le placer dans


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ces volumes, il peut tre install dans le volume 2 ou dans le volume 1(appareil horizontal plac le plus haut possible) deux conditions(figure 7.23) :

les canalisations deau sont en matriaux conducteur ;le chauffe-eau est protg par un disjoncteur diffrentiel rsiduel de30 mA.

Figure 7.23 Volumes des salles de bains(documentation Atlantic)

Pour connatre la tension de linstallation, il faut relever les indicationsdu compteur ou de la facture EDF. On trouve deux types de tension :230 V ou 400 V (220 V ou 380 V si linstallation est ancienne), mais onpeut encore trouver sur de trs vieilles installations du triphas 220 V.

Le chauffe-eau lectrique doit tre raccord et protg individuelle-ment au tableau dabonn.

Le raccordement lectrique du thermostat et de la rsistance lectriquedevra tre conforme aux indications donnes par le constructeur.

Dans tous les cas la rsistance ne peut tre cble en direct, il est obli-gatoire de la raccorder au thermostat de rgulation. Le non-respect decette consigne entranera la mise en chauffe de la rsistance sans aucunepossibilit de larrter, cela entranerait la destruction de lappareil.

La cuve du chauffe-eau est toujours raccorde au fil de terre.


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La ralisation du cblage lectrique seffectuera en fonction du type dersistance, il en existe principalement deux :

la rsistance monophase ;

la rsistance triphase ou tous courants.

La rsistance monophase ne peut tre pose que sur un rseau EDF230 V, les deux bornes de la rsistance sont raccordes au rseau (une auneutre, lautre la phase).

La rsistance triphase peut tre raccorde sur le rseau EDF 230 Vou 400 V, le raccordement lectrique seffectuera alors diffremment.Ces rsistances sont composes de trois rsistances chauffantes indpen-dantes, le cblage devra tre conforme aux prescriptions du constructeur

pour viter une puissance qui ne serait pas conforme aux capacits delappareil.

Cblage dune rsistance monophase en 230 VLa rsistance est raccorde au thermostat par des fils lectriques. Par-

fois pour viter les erreurs de raccordement, les constructeurs fabriquentdes modles broches sur lesquelles viennent se raccorder directement lethermostat de rgulation (figure 7.24).

Phase

Neutre

Rsistance chauffante230 V

Thermostatde

scurit

Thermostatde

rgulation

Figure 7.24 Schma de cblage dune rsistance monophase


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Cblage dune rsistance tous courants en triphas 400 VLe cblage de la rsistance est un cblage en toile, chaque rsistance

chauffante est soumise une tension de 230 V. On cre un neutre arti-

ficiel en raccordant une des bornes de chaque rsistance en commun(figure 7.25).

Rsistancechauffante

Barrette deraccordement

Thermostat

descurit

Phase 1

Phase 2

Phase 3

Thermostat

dergulation

Chaque rsistance est alimente en 230 V

Figure 7.25 Schma de cblage dune rsistance triphase

Cblage dune rsistance tous courants en monophas 230 VUne des bornes de chaque rsistance est raccorde la phase, lautre

au neutre (figure 7.26), on parle dun cblage en triangle.

Rsistancechauffante

Barrette deraccordement

Thermostatde

scurit

Thermostatde

rgulation

Chaque rsistance est alimente en 230 V

Phase

Neutre

230 V

Figure 7.26 Schma de cblage dune rsistancetous courants monophase


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Mise en route et incidents de fonctionnementdes appareils lectriques

Remplissage

Il faut remplir le chauffe-eau en ouvrant le robinet darrt du groupede scurit et en ouvrant un robinet deau chaude pour purger lair qui setrouve dans le chauffe-eau. Quand leau commence couler, le chauffe-eau est plein, fermer les robinets, le chauffe-eau se trouve sous pression.

Vrifier le bon fonctionnement du groupe de scurit : aucun goutte--goutte ne doit se produire la soupape de scurit, sinon vrifier lapression (elle doit tre infrieure 5 bar).

Remplir le siphon du groupe de scurit pour viter les remontes demauvaises odeurs.

Contrler ltanchit des raccords et mettre en chauffe lappareil.

Attention

Il ne faut jamais mettre en chauffe un chauffe-eau vide.

Si la diffrence de pression entre leau froide et leau chaude est trop

importante il faut installer un dtendeur ou un rgulateur de pressionouun galisateur de pression de type Twinbar.

Surveiller les fuites au groupe de scurit ou aux robinets : un goutte goutte peut reprsenter 4 100 l par jour soit 1,5 36 m3par an.

Eau tide

Si leau narrive plus chauffer et reste tide, il faut contrler le fonc-tionnement de la rsistance lectrique (contrle dintensit avec unepince ampremtrique, contrle de rotation du compteur lors de la miseen chauffe ou tout simplement coute du bruit en fonctionnement dela rsistance). Si lintensit mesure et la puissance sont conformes auxdonnes du fabricant, cela veut dire que la rsistance est entartre :la rsistance chauffe normalement mais le tartre maintient la chaleurautour de la rsistance et du thermostat, la temprature atteint trs vite65 C et le thermostat coupe lalimentation de la rsistance alors queleau na pas eu le temps de chauffer. Il est possible dans ce cas de figureque le thermostat se mette en scurit (lorsque la surchauffe est troprapide).


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Il faut vidanger le chauffe-eau puis ouvrir la cuve par la trappe de visitesitue sur le dessous ou le ct de lappareil et dtartrer la cuve (le jointdtanchit est remplacer lors de cette opration).

Eau froide

Si leau ne chauffe plus du tout, il faudra rechercher une panne lec-trique :

Disjoncteur ou fusible de linstallation hors service : on remplacera le fusi-ble ou on renclenchera le disjoncteur.Thermostat dfectueux : on contrlera le thermostat avec un ohm-mtre(courant coup et cble dbranch) pour vrifier louverture et la ferme-ture des contacts en agissant sur la vis de rglage de temprature.Rsistance dfectueuse : on contrlera la rsistance avec un ohm-mtre(courant coup et cble dbranch) pour vrifier si la rsistance chauf-fante nest pas coupe (pas de valeur de rsistance dans ce cas). Il estpossible que le dfaut napparaisse quau moment de la chauffe (la dila-tation des matriaux provoque le dfaut).Contrles disolement de la rsistance : la partie sous tension de la rsis-tance ne doit pas tre en continuit avec la masse mtallique de lap-pareil, on contrlera laide dun ohm-mtre (courant coup et cble

dbranch) quil ny a pas de valeur de rsistance entre la partie norma-lement sous tension et la masse mtallique du chauffe-eau.

Calculs des puissances et des tempratures

La quantit dnergie ncessaire pour chauffer, 65 C, 100 l deaufroide 10 C est de :

nergie = 1,163Volume cart de temprature

E = 1,163

0,1

55 = 6,39 kWhCest partir de cette puissance que lon pourra calculer le temps de

rchauffage et donc la puissance de la rsistance lectrique.Si lon souhaite rchauffer ces 100 l deau en 1 h, il faudra donc une

rsistance ayant une puissance de 6,4 kW. Si la puissance de la rsistanceest de 1,2 kW, il faudra 5 h 20 pour rchauffer la totalit des 100 l deau.

Le calcul est le suivant :

Temps de rchauffage =

quantit dnergie ncessaire

puissance de la rsistance


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Volume deau disponible

Quand on puise 1 l deau chaude, il entre 1 l deau froide dans la cuvedu chauffe-eau. La temprature varie chaque instant alors que le volumereste constant. On peut calculer en fonction du puisage la temprature deleau encore disponible dans le chauffe-eau.

De plus en plus, on trouve des rservoirs stratification dans les-quelles on favorise (en rduisant la vitesse dentre de leau froide dansle chauffe-eau) la stratification (leau se rpartit dans le chauffe-eau encouches successives : leau la plus froide en bas et leau la plus chaude enhaut).

Cette stratification permet de disposer dun volume deau chaude plusimportant car le mlange deau lintrieur du rservoir reste trs faible.Cela permet, pour un chauffe-eau vertical, de navoir une baisse de tem-prature sur la sortie deau chaude quaprs le soutirage de 70 % de sacapacit en eau (et de 57 % pour un chauffe-eau horizontal, mais il existeaujourdhui des chauffe-eau horizontaux qui ont, grce leur conception,les mmes performances que les chauffe-eau verticaux).

Exemple

Un chauffe-eau de 200 l vertical permettra dobtenir 140 l deau 65 C ce qui reprsente, si lon installe un mitigeur thermostatiqueraccord sur de leau froide 20 C, environ 340 l deau 40 C.

Montage en relve de chaudires

Lorsquune salle de bains est trs loigne (plus de 8 m de lappareil deproduction deau chaude), il est conseill dinstaller un deuxime chauffe-eau indpendant pour cette salle de bains.

Lorsque la production deau chaude se fait par une chaudire instanta-ne gaz ou fioul, on peut installer dans la salle de bains situe plus de8 m un chauffe-eau lectrique dans le meuble lavabo par exemple pourmaintenir en temprature un volume deau comprise entre 10 et 30 l.Ce volume deau situe dans la salle de bains permet de ne plus avoir detemps dattente. Leau contenue dans ce chauffe-eau est maintenue entemprature par une rsistance de faible puissance (200 ou 300 W). Leauchaude est toujours produite par la chaudire instantane gaz ou fioul car


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La circulation entre le ballon de stockage et le panneausolaire seffectue grce un circulateur

Thermostat descurit

Rgulateur

Sonde de temprature

Purgeur dair

Clapet anti retour

Circulateur

Vanne de rglage

Vase dexpansion

Thermostat dergulation

TT

Figure 7.29 Chauffe-eau solaire circulateur

Les accessoires utiliss sur une installation solaire doivent tre prvuspour cette utilisation car les tempratures de fonctionnement sont beau-coup plus importantes que sur une installation de chauffage classique.

On prfrera installer un systme complet fourni par un seul construc-teur.

La relve du systme qui permet le chauffage de leau lorsque la puis-sance solaire est insuffisante peut tre assure par diffrentes nergies :gaz, fioul, lectricit, pompe chaleur (figure 7.30)


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Figure 7.30 Chauffe-eau solaire Atlantic

Les panneaux solaires peuvent aussi tre utiliss pour complter linstal-lation de chauffage basse temprature. Dans ce cas, le ballon de stockageest beaucoup plus important.

Le dimensionnement de linstallation solaire se fera partir des prco-nisations fournies par les constructeurs.


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Installation de production collectivedeau chaude

Le dimensionnement dune installation de production deau chaudecollective est gnralement ralis par un bureau dtudes.

Les ballons de stockage ayant un volume important devront subir un chocthermique au moins une fois par jour. On pourra installer une pompe debrassage afin dviter la stratification dans le ballon (pour viter le dvelop-pement des lgionelles dans les parties basses et plus froides du ballon).

La temprature lintrieur du ballon devra toujours tre suprieure 60 C.

Le systme de chauffage est gnralement disponible toute la journe,seules les installations lectriques de forte puissance chauffent leau lanuit pour une utilisation le jour.

On distinguera de la mme manire que pour les installations indivi-duelles des systmes de production instantane, semi-instantan (stoc-kage infrieur 20 l par logement), semi-accumul (stockage suprieur 20 l par logement), par accumulation (stockage des besoins journaliers).

DTERMINATIONDESBESOINSENEAUCHAUDECOLLECTIVEDeux mthodes sont possibles pour le dimensionnement dune installa-tion deau chaude collective :

le dimensionnement partir des recommandations ;le dimensionnement partir de la RT 2005.

Recommandations de dimensionnement

On trouvera dans les lignes suivantes quelques indications sur les

besoins en eau chaude sanitaire 60 C tires des normes, des recom-mandations ou des consommations probables.

Logements rsidentiels

Besoins deau chaude en fonction du nombre de pices :F1 : 50 75 lF2 : 100 lF3 : 100 150 lF4 : 150 200 lF5 : 200 300 lF6 : 300 l


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Restaurants

restaurants collectifs : 5 l par couvertrestaurant commercial : 12 l par couvert

La consommation deau chaude dun restaurant dpendra de son nom-bre dtoiles.

Htellerie (sans restauration)

Les consommations deau chaude se feront en fonction du nombredtoiles (attention, le classement des htels devrait tre modifi partirde 2009).

Pas dtoiles 50 l1 toile 70 l2 toiles 100 l3 toiles 120 l4 toiles 150 l

Il faudra dans tous les cas, pour le dimensionnement de linstallationdeau chaude, tenir compte des dbits horaires.

Campings

La consommation des campings dpendra du nombre de douches, dunombre de lavabos et du nombre dtoiles. On peut considrer que lesbesoins en eau seront denviron 15 l deau chaude 60 C par personneet par jour pour un camping de plaine et denviron 20 l pour un campingen bord de mer ou de plan deau.

Dans tous les cas on ralisera une tude complte des besoins journa-liers et des besoins horaires.

Autres utilisationsSalon de coiffure : 7 8 l par clientcoles : 5 l par lve et par jourCasernes : 3 l par personne et par jourFoyer : 60 l par chambre et par jour (restauration comprise)Bureau : 6 l par personne et par jourMaisons de retraites : 40 l par personne et par jour + 10 l pour les repasHpitaux : 60 l par jour et par lit + 12 l pour les repasStades : 25 l par personne (douches temporises)Gymnases : 17 l par personne (douches temporises)


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Une fois que le volume journalier est calcul, on peut calculer le tempsde chauffe ncessaire pour obtenir la temprature deau chaude sanitairedsire partir de la formule suivante :

Temps de chauffe = Volume xq860 xP

avec :Temps en h ;Volume en l ;: cart de temprature en C ;P : puissance en kW.

On trouvera diffrents types dinstallations en fonction du mode deproduction de chaleur et du type dchangeurs utiliss pour la productiondeau chaude.

Dimensionnement partir de la RT 2005

Il faut prendre en compte comme pour une installation individuelle :le dbit instantan : il dterminera notamment le dimensionnement destuyauteries (se reporter au chapitre distribution intrieure) ;

le dbit horaire maximal : il est dfini par la rglementation thermique2005 (dbit minimal), le niveau de confort des btiments fixera sa valeurmaximale ;la consommation globale journalire : elle est dfinie par la rglementa-tion thermique (Vm : volume deau mitige 40 C), le ballon de stockagesera dimensionn en fonction de cette consommation et de la puissancede la production deau chaude ;les consommations ponctuelles exceptionnelles : elle concerne les ta-blissements particuliers (thalassothrapie, sauna, hammam) ;

le nombre de personnes, de points de puisage, de logements : ceslments seront pris en compte dans le dimensionnement des tuyaute-ries ;le type de confort souhait : ces lments seront pris en compte dansle dimensionnement des tuyauteries et du volume de stockage.

La production de chaleur peut tre effectue par nimporte quelle typede chaudire (au bois, au mazout, au gaz, lectrique, solaire). On peututiliser des chaudires de forte puissance (de 70 plus de 1 000 kW) oudes chaudires de puissance plus faible, montes en cascade (chaudiresmurales).


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Tableau 7.7 Coefficient horaire (ah)*

Type de btimentCoefficient

horairemaximum

Coefficienthoraire total

sur une journe

Nombre de jours prendreen compte

Logement collectif 0,0290,143 7

Htellerie 0,043

Restauration1 repas par jour

0,12

0,2

5du lundi

auvendredi

Restauration2 repas par jour

0,06

tablissements sportifs 0,05

* Pour plus de prcision, il conviendra de consulter la rglementation thermique 2005.

On peut calculer les besoins de production deau chaude pour chaquetranche horaire de la journe laide de ces coefficients. Ces besoinspermettent de calculer la puissance minimum des appareils de productiondeau chaude.

Exemple

Pour un restaurant de 35 couverts, 2 services, cuisine traditionnelle,les besoins en eau chaude sanitaire se calculeront de la maniresuivante (tableau 7.8) :Coefficient a : 255.Coefficient horaire ah maximum : 0,06.Coefficient horaire ah total : 0,2.

Tableau 7.8 Calcul des volumes deau mitige 40 C

en fonction des plages horaires pour un restaurant 35 couverts,2 services, cuisine traditionnelle

Volumes horaires deau mitigeVolume horaire maximum 255 0,06 35 = 535 l

Volume journalier total 255 0,2 35 = 1 785 l

Le dbit horaire maximum est de 535 l deau mitige 40 C. Si laproduction deau chaude sanitaire est une production 70 C, elle

devrait tre capable de fournir 267,5 l deau 70 C en une heure.


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Consommation globale journalire

Elle est dfinie par la rglementation thermique (Vm : volume deaumitige 40 C), le ballon de stockage sera dimensionn en fonction decette consommation et de la puissance de la production deau chaude.

Exemple

Dans lexemple prcdent, la consommation de base deau chaudesanitaire de ce restaurant sera de 1 785 l deau 40 C par jour (surla base de 5 jours par semaine).Si la production deau chaude sanitaire est une production paraccumulation 70 C, et leau froide 10 C, le ballon de stockage

devra avoir une capacit minimum de 892 l, soit un modle de1 000 l (avec rchauffage lectrique nocturne) ou un modle de300 l avec une capacit de rchauffage en 3 heures. (Pour le dtailde ce calcul se reporter au chapitre 1, Mmento technique, trans-fert de chaleur par mlange).

Consommations ponctuelles exceptionnelles

Elle concernent les tablissements particuliers (thalassothrapie, sauna,

hammam). Ltude hydraulique prendra en compte les caractristiquesdes appareils installs (dbit, quantit deau chaude ncessaire...) ainsique lusage prvu (nombre de clients par heure, par jour) pour dter-miner prcisment les besoins de production horaire et de production

journalire. Cest partir de ces donnes que lon pourra dimensionner lapuissance de la production et le volume de stockage.

Nombre de personnes, de point de puisage, de logements

Ces lments seront pris en compte dans le dimensionnement destuyauteries. Ils sont indiqus dans la rglementation thermique 2005pour la dtermination des volumes horaires et des volumes journaliersen fonction du type dtablissement. Ces calculs sont raliss partir devaleurs standard. Si le nombre de personnes (frquentation) est particu-lirement lev, il faudra revoir ces prvisions la hausse.

De la mme manire, le nombre de points de puisage susceptibles defonctionner en mme temps dterminera le dbit instantan de linstalla-tion et le diamtre des tuyauteries. Le choix du coefficient de simultanitdfini dans le chapitre 6, Distribution intrieure, est primordial.


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Le nombre de logements sera pris en compte dans le calcul des besoinsunitaires (a) de la rglementation thermique 2005 (voir les tableaux 7.6et 7.7).

ExemplePour un immeuble de 50 appartements dune surface habitabletotale de 5 000 m2, le calcul des consommations journalires deauchaude 40 C sera le suivant (tableau 7.9) :

Surface moyenne : Sm = = 1005 00050

Besoins unitaires : a= = 10,936470,9 ln(100) 1 075

100

Tableau 7.9 Volumes deau mitige 40 C pour un immeublecollectif de 50 appartements, surface habitable totale 5 000 m2

Volumes horaires deau mitige

Volume horaire maximum 10,936 0,029 5 000 = 1 585 l

Volume journalier total 10,936 0,143 5 000 = 7 820 l

La production deau chaude de cet immeuble devrait tre capa-ble de fournir 1 585 l deau 40 C en une heure et 7 820 l deauchaude 40 C par jour, les capacits de production 70 C serontde 792 l en une heure et 3 910 l par jour.Le dimensionnement de cette installation prendra en compte cesvaleurs pour dterminer la puissance du gnrateur et le volume destockage.

RappelLa RT2005 dtermine les valeurs rglementaires (minimales).

Le type de confort souhait

Ces lments seront pris en compte dans le dimensionnement destuyauteries et du volume de stockage. Comme pour les installations indi-viduelles, il faudra veiller ce que les limites de linstallation de produc-tion deau chaude correspondent bien aux niveaux de confort souhait.


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Exemple

Dimensionnement dune production deau chaude collective.

En reprenant les valeurs calcules prcdemment, on obtient letableau 7.10.

Tableau 7.10 Volumes deau mitige 40 C pour un immeublecollectif de 50 appartements, surface habitable totale 5 000 m2

Volume horaire maximum 10,936 0,029 5 000 = 1 585 litres

Volume journalier total 10,936 0,143 5 000 = 7 820 litres

Soit :

Tableau 7.11 Volumes deau 70 C pour un immeuble collectifde 50 appartements, surface habitable totale 5 000 m2

Volume horaire maximum 793 l

Volume journalier total 3 910 l

On pourra calculer la puissance du rchauffeur en fonction du

volume de stockage.Cest de la dtermination initiale du volume de stockage que vadpendre le reste des calculs. Pour cela il faudra tenir compte desplages horaires correspondant aux besoins du btiment. Pour celogement collectif, les plages horaires sont :

Tableau 7.12 Volumes deau 70 C pour un logement individuelde 50 appartements

Plages horaires Volumes horaires deau 70 C(l)de 7 8 h 765

de 8 9 h 793

de 18 19 h 793

de 20 21 h 765

de 21 22 h 793

Total 3 910 litres


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qui donne :qv =

P1,163 x q

Si lchangeur a les caractristiques suivantes :Puissance du rchauffeur : 60 kWcart de temprature entre-sortie : 20 Kson dbit deau devra tre de :

qv = =P

1,163 x q= 2,56 m3/h60

1,163 x 20

En consultant la documentation du constructeur, on trouvera uneperte de charge de 8 mCE. Si lon rajoute les pertes de charge de la

tuyauterie, par exemple 2 mCE, on trouvera une perte de chargetotale de 10 mCE.Le circulateur devra donc avoir comme point de fonctionnement :2,56 m3/h 10 mCE.

Lusage dun circulateur permet de rduire le diamtre des tuyauteriesdu circuit primaire (circulation deau entre la chaudire et le rchauffeur).Il est possible de dimensionner une installation sans circulateur, la circu-

lation deau se fait alors par thermosiphon. Le diamtre des tuyauteriesdevra dans ce cas tre plus important (se reporter la page 341, dimen-sionnement dune production deau chaude sanitaire par thermosiphon).


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APPAREILSDEPRODUCTIONCOLLECTIVEDEAUCHAUDEOn trouvera diffrents types dinstallations en fonction du mode de

production de chaleur et du type dchangeur utilis pour la productiondeau chaude collective.

changeur serpentin

Lorsque la puissance de la production deau chaude du circuit de chauf-fage est suffisante, il est possible dinstaller une production deau chaudesanitaire en utilisant leau du circuit de chauffage. Leau circule dans unserpentin plac lintrieur du ballon changeur. Une sonde de tempra-ture commande le fonctionnement de la pompe de circulation pour main-

tenir cette eau en temprature (figure 7.31).Le raccordement du serpentin (circuit chauffage) devra tre quip dun

clapet antiretour, lalimentation deau froide dun groupe de scurit.

Circuit dechauffage

Sourceprimaire

collecteur dpart primaire

collecteur retour primaire

Eau chaude

Ballonchangeur

Eaufroide

Eaux uses

Figure 7.31 changeur serpentin (documentation PACIFIC)

changeur tubulaire

Sur le mme principe que lchangeur serpentin, le ballon peut trequip dun changeur tubulaire. Le fonctionnement de linstallation estle mme que pour lchangeur serpentin (figure 7.32).


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Groupe de scurit

Eau chaude

EauFroide

Eau use

collecteur dpart primaire

collecteur retour primaire

Purgeur d'air

Point de puissage (robinets, douches...)

Clapet anti-retour

Pompe de charge

Vanne normalement ouverte

Vanne normalement ferme

Vanne 3 voies (rgulations)

Ballonchangeur

chaudire

Circuit dechauffage

Figure 7.32 changeur tubulaire (documentation PACIFIC)

Les changeurs tubulaires sont des rchauffeurs ayant une grande sur-face dchange, ce qui permet davoir une grande puissance de produc-tion deau chaude sanitaire dans un faible volume.

changeur plaques

Lchangeur plaques est compos dun nombre variable de plaquesen acier inoxydable ou en titane, ce nombre de plaques dterminera sapuissance.

Le principe de fonctionnement est le suivant : leau du circuit primairecircule entre la premire et la deuxime plaque, leau du circuit secondaire


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(eau chaude sanitaire) circule entre la deuxime et la troisime plaque etainsi de suite en alternance. Il ny a aucune communication entre les deuxcircuits (figure 7.33).

Les plaques sont ondules ce qui augmente leurs surfaces dchange,elles permettent dobtenir une puissance importante dans un volume res-treint.

La production par changeur plaques peut tre instantane, semi-ins-tantane ou semi-accumule. La production deau chaude est plus rapideet permet de rpondre des besoins ponctuels plus importants

Une vanne 3 voies sur le circuit chauffage permet dadapter la puis-sance de lchangeur pour maintenir une temprature deau chaude sani-

taire stable la sortie de lchangeur.

RSEAU CHAUFFAGE

DGAZAGE

DISTRIBUTIONUTILISATEUR ADOUCISSEUR

RSEAU EAU DE VILLE

Vanne 3V en mlangepeux-tre utilis avecvanne 3V en dcharge.

Pour toutes autresinstallations, il estrecommand de nousconsulter.

Figure 7.33 changeur plaques pour eau chaude sanitaire Alfa-Laval

Rsistance lectrique

Il existe des chauffe-eau de grande capacit (plus de 300 l, pouvant allerjusqu 5 000 l). Ces chauffe-eau comportent plusieurs rsistances lec-triques qui assurent le maintien en temprature du volume deau chaude.Pour avoir une temprature homogne dans lensemble du rservoir,


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on peut tre amen installer un circulateur de brassage qui va brasserleau contenue dans la cuve pour viter le phnomne de stratification(figure 7.34).

B

Bossage etobturateur

Sortie deau chaude G

Entre eau froide G

Vers colonne

80A

80 60

1

2

3

10

10

B

D

F

H

E

Figure 7.34 Cote et montage direct dun chauffe-eau de grandecapacit Rhonelec. Le mlangeur est facultatif lorsque la temprature

de leau dans le chauffe-eau est rgle au plus 60 C

La protection des cuves est ralise de faon diffrente selon lesconstructeurs (tles dacier trait, tle maille, le zingu, plastifi, gal-vanis, revtements en ciment, anode de protection en magnsium, enaluminium).

Le calorifugeage est ralis en laine de verre, laine de roche, ou enrevtements polythylne.Laccs la cuve est ralis partir dun trou dhomme qui permet

linspection complte de lintrieur de la cuve et les travaux de dtartrageet dentretien.

On installera un ou plusieurs groupes de scurits de diamtre 26 34en fonction du volume deau et de la puissance installe.

Il est possible de monter plusieurs chauffe-eau de grande capacit ensrie ou en parallle (figure 7.35).


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Eau chaude

Eau uses

EC

Chauffe-eau Chauffe-eau Chauffe-eau

Rchauffeurde boucle

Retourde boucle

Eaufroide

Eau chaude

Eau uses

hauffe-eau Chauffe-eau hauffe-eau

Rchauffeure boucle

Retourde boucle

Eaufroide

Figure 7.36 Rchauffeur de boucle Pacific

Lorsque linstallation dune boucle deau chaude sanitaire nest pas pos-sible (rnovation), il est possible dinstaller sur la tuyauterie de distribu-tion un cordon chauffant qui maintiendra la colonne en temprature. Cecordon est plac sous lisolant, une signalisation doit tre mise en placepour prvenir de la prsence dun cble lectrique sur la tuyauterie.

Les cordons sont gnralement autorguls (seule la partie qui nest pas la temprature de consigne chauffe).

Isolation des boucles deau chaude sanitaireLorsque les points de puisage sont loigns, on ralisera un bouclage

deau chaude sanitaire permettant de maintenir en temprature toutela tuyauterie de distribution deau chaude jusquau point le plus loignpour limiter les temps dattente.

Ce type dinstallation provoque des dperditions de chaleur, leau quicircule dans les tuyaux se refroidit.

La norme prcise que la temprature doit tre en tout point du rseausuprieur 50 C, il faudra donc dimensionner correctement le bouclagedeau chaude sanitaire. Le calcul des dperditions se fera de manire trsprcise pour sassurer que la temprature du retour de la boucle nest pasinfrieure 50 C.

On pourra installer des pompes de bouclage deau chaude sanitairergules en fonction de la temprature de leau.


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Dimensionnement dune production deau chaude sanitairepar thermosiphon

Bac flotteur

Circuitprimaire

Arrive deaude ville

Dpartdeleauchaud

e

auxappareils

Circuit

secondaire

Retourdeleauchaud

e

desappareils

Soupape de

sret

Rchauffeur

Arrive deaude ville

Purge

Chaudire

Vidange

H

Figure 7.37 Service deau chaude sous pression de villeLe bac flotteur sert dexpansion, la boule se trouve dans leau chaude.

ExempleLes calculs de la puissance de lchangeur restent les mmes que

prcdemment, nous garderons comme exemple 53 kW ncessairepour rchauffer 765 l deau de 60 C avec un temps de rchauffagede 1 heure.

Considrons la chaudire de la figure 7.37. En tenant compte despertes lies la tuyauterie du circuit primaire et en gardant unemarge de scurit, sa puissance utile sera de 60 kW, son cart detemprature entre-sortie sera de 20 C, on aura :

Dbit deau dans la chaudire :

qv = =P

1,163 x q= 2,56 m3/h60

1,163 x 20


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La force hydromotrice responsable du phnomne de thermosiphon estlie la variation de la masse volumique de leau en fonction de sa tem-prature (leau chaude se dplace sous leffet de la diffrence de chaleur

et donc de masse volumique entre deux points du circuit). Elle dpendde la diffrence de hauteur (H) entre les deux points du circuit. On prendgnralement comme valeur 0,6 mm CE/m pour un cart de 1 C.

Dans le cas dune installation par thermosiphon, il ne faut pas isoler lestuyauteries, la force hydromotrice nest possible que sil y a une diffrencede temprature entre deux points du circuit.

Exemple

Dans lexemple prcdent (figure 7.37) la hauteur deau entre lachaudire et le rchauffeur est de 1,5 m, lcart de temprature de20 C, la force hydromotrice sera de :

0,6 20 1,5 = 18 mm CE

La perte de charge totale du circuit primaire ne devra pas tre sup-rieure cette valeur sinon, la force hydromotrice sera insuffisantepour provoquer le dplacement de leau.

Longueur de la tuyauterie :Si la longueur de la tuyauterie du circuit primaire est de 8 m et quelon connat les pertes de charge du rchauffeur et de la chaudirepour un dbit de 2,56 m3/h :Pertes de charge du rchauffeur : 2,5 mmCE.Pertes de charge de la chaudire : 3,5 mmCE.Les pertes de charge maximales admissibles pour les 8 m de tuyau-terie sont de :

18 (2,5 +3,5) = 12 mmCE

soit une perte de charge par mtre de :

Pertes de charge linaires : 128

= 1,5 mmCE/m

Le choix seffectuera partir du tableau 7.13.

Sur le tableau 7.13, on trouve que la tuyauterie ayant un dbit de2 560 l /h et une perte de charge maximale de 1,5 mm CE /m devraavoir un diamtre intrieur suprieur ou gal 66 mm.


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Tableau 7.13 Circuits de rchauffage employer pour une pertede charge et un dbit donns (diamtres intrieurs en mm)

Dbit(l/h) Pertes de charge en mmCE par mtre0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,5 2 3 4 6 7 8

20 20 20 15 15 15 12 12 12 12 12 12 12 12

30 20 20 20 15 15 15 12 12 12 12 12 12 12

60 26 26 20 20 20 20 15 15 15 15 12 12 12

100 33 33 26 26 20 20 20 20 20 20 15 15 15

150 33 33 33 26 26 26 20 20 20 20 20 20 20

200 40 40 33 33 26 26 26 26 20 20 20 20 20

350 50 50 40 33 33 33 33 33 26 26 26 26 20

500 60 50 50 40 40 40 40 333 33 33 26 26 26700 66 60 50 50 50 50 40 40 33 33 33 33 33

900 72 66 60 50 50 50 40 40 40 33 33 33 33

1250 80 72 66 60 60 60 50 50 40 40 33 33 33

1700 90 80 72 66 66 60 60 50 50 50 40 40 40

2200 102 90 80 72 66 66 60 60 50 50 50 50 50

3000 115 102 90 80 72 72 66 66 60 60 50 50 50

4000 127 115 102 90 80 80 72 72 66 66 60 60 50

5000 127 127 115 102 90 90 80 80 72 72 66 60 60

8000 152 152 127 115 115 102 102 90 80 80 72 72 66

10 000 152 127 127 115 115 102 102 90 90 80 80 72

12 500 152 152 127 127 127 115 102 102 102 90 90 90

Les installations en thermosiphon sont peu utilises de nos jours car lemouvement de leau cr par la force hydromotrice reste faible.

Dans cet exemple, on a :

qv = 2,56 m3/h

soit : 2,563 600

= 0,000711 m3/sqv =

px (0,066)2

4= 0,00342 mS=

partir de la formule du mmento technique (chapitre 1) : qv = v S,on trouve :

0,000711

0,00342 = 0,208 m/sv=


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dpasse 48 C. Pour les mitigeursde collectivits, il faudra pou-voir momentanment modifier

le fonctionnement du mitigeurthermostatique pour permettreune dsinfection thermique desrseaux (lvation de la temp-rature pendant un temps donnavec coulement lappareil depuisage).

Figure 7.38 Mitigeur thermostatiqueThermador

On peut aussi installer des robinetteries thermostatiques, elles sontquipes de filtres et de clapets antiretour, une poigne permet le rglagede la temprature, lautre louverture du robinet (figure 7.39).

Figure 7.39 Mitigeur thermostatique (Ideal Standard)


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Pour les installations de dimensions plus importantes, on trouvera desmodles de mitigeurs thermostatiques adapts pouvant aller jusqu desdiamtres suprieurs 2.

On trouve aujourdhui des mitigeurs thermostatiques lectroniques(quips dune vanne trois voies de rgulation) qui permettent de pro-grammer des montes en temprature sur des cycles de 24 heures. Cesmontes en temprature permettent de dsinfecter les rseaux et sontsouvent accompagnes de dispositifs de scurit pour viter la brluredun usager pendant les montes en temprature du rseau.

Les fabricants de robinetteries temporises et de mitigeurs thermos-tatiques proposent des solutions clefs en main qui intgrent des disposi-

tifs de lutte contre la lgionelle pour quiper des installations collectivespubliques.

Figure 7.40 Mitigeur thermostatique permettant de programmerdes chocs thermiques Thermador


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On trouvera galement des dispositifs anti-brlure pour les mitigeursthermostatiques respectant les normes NF.

RappelPour viter la corrosion de linstallation, leau chaude ne doit pastre distribue dans les rseaux dacier galvanis une tempraturesuprieure 60 C.

Corps tout laiton

Schma du modle livr nu, sans accessoire.

Cartouche bilameinterchangeable

Identification n de srie

Membrane 2 gicleurs tflon

Clapet anti-retourintgrer et filtre

500 micronsdmontable

Figure 7.41 Mitigeur thermostatique collectif Thermeram IV,

Idal Standard


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Eaux Chaudes Sanitaires

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