Comment dimensionner votre boiler pour l’eau chaude sanitaire?

• 02-01-2020


• Joris Bracke


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  Chauffage
  

À la fin de l’année 2017, une nouvelle norme a été adoptée pour le calcul des déperditions calorifiques : la norme NBN EN 12831:2017. Cette norme est applicable dans tous les pays de l’UE et comprend 4 parties :

• NBN EN 12831-1 = calcul des déperditions calorifiques
• NBN EN 12831-2 = explication relative à la norme NBN EN 12831-1
• NBN EN 12831-3 = dimensionnement des équipements d’eau chaude sanitaire
• NBN EN 12831-4 = explication relative à la norme NBN EN 12831-3

La version précédente de la norme datait de 2003 (EN 12831:2003) et, étant donné que, depuis lors, les bâtiments sont beaucoup mieux isolés et plus étanches à l’air, cette norme a dû être actualisée. Les formules de calcul des déperditions calorifiques ont été révisées et une section a également été ajoutée pour le dimensionnement des équipements d’eau chaude sanitaire. Dans l’ancienne version de la norme, cela n’était pas vraiment nécessaire parce que les capacités nécessaires au chauffage étaient suffisamment élevées et qu’il y avait toujours un surplus pour chauffer l’eau chaude sanitaire. Ces dernières années, cependant, la capacité de chauffage a été progressivement réduite tandis que la capacité nécessaire pour chauffer l’eau chaude sanitaire est restée constante, voire légèrement supérieure (utilisation accrue des douches à effet de pluie). Il était donc important de s’assurer que les exigences en matière de confort d’eau chaude sanitaire soient toujours satisfaites.

C’est précisément ce qui est contrôlé dans la norme NBN EN 12831-3 et cette section de la norme décrit la façon dont on peut créer un graphique qui se présente comme suit :

L’axe X représente les heures de la journée et nous commençons ici à minuit, puis 4 h du matin, 8 h, etc. Vers 7 h, les personnes commencent à se doucher et nous observons à ce stade un premier pic dans la courbe bleue. Pendant la journée, la consommation d’eau chaude sanitaire augmente de manière cumulative et, le soir, nous observons un autre pic de consommation avant que les personnes n’aillent se coucher. La courbe bleue indique donc la demande en eau chaude sanitaire.

La courbe rouge indique la quantité d’énergie stockée dans la cuve du chauffe-eau. À minuit le générateur chauffe la cuve du chauffe-eau qui se refroidit lentement. Vers 8 h, cette cuve du chauffe-eau est à nouveau chauffée... La courbe orange supérieure indique la quantité maximale d’énergie qui peut être stockée dans le boiler et la courbe orange inférieure indique la limite de confort minimale. Si la ligne rouge passe en dessous de la ligne orange inférieure, le boiler ne nous fournira plus d’eau à 42 °C et, par conséquent, les exigences de confort ne seront plus satisfaites.

Exemple : immeuble de 20 appartements, 2 personnes par appartement et une chaufferie commune avec une pompe à chaleur de 50 kW qui chauffe un boiler de 500 l à 55 °C. Cela nous donne le graphique ci-dessous.

Nous constatons que les exigences de confort en eau chaude sanitaire ne sont pas satisfaites étant donné que la ligne rouge passe sous la bande orange vers 8 h le matin et vers 21 h le soir. Cela signifie que, pendant ces périodes, le boiler n’est pas en mesure de fournir de l’eau à 42 °C.

Pour résoudre ce problème, nous avons deux possibilités : augmenter la capacité du boiler ou augmenter la capacité de la pompe à chaleur. Si nous travaillons avec un boiler de 2 000 l au lieu de 500 l, nous obtiendrons la situation ci-dessous.

La ligne rouge se trouve maintenant à l’intérieur de la zone orange et toutes les exigences de confort sont satisfaites. Nous constatons aussi que la ligne rouge commence à monter vers 8 h (= la pompe à chaleur commence à chauffer le boiler) et ce jusqu’à environ 12 h pour chauffer complètement le boiler. Si nous souhaitons accélérer le chauffage de ce boiler, nous pouvons augmenter la puissance de la pompe à chaleur de 50 kW à 70 kW, par exemple. Cela donnera alors la situation ci-dessous.

Nous voyons maintenant que le chauffage du boiler s’est terminé vers 10 h. Nous pouvons ainsi adapter les différents paramètres jusqu’à obtenir une situation dans laquelle toutes les exigences sont satisfaites. La norme NBN EN 12831 stipule qu’il faut d’abord calculer la perte de chaleur et déterminer ensuite si les exigences en matière de confort d’eau chaude sanitaire peuvent également être satisfaites avec un boiler. Si ce n’est pas le cas, il faudra d’abord augmenter la capacité du boiler et si cela n’est pas encore suffisant pour satisfaire aux exigences, on pourra augmenter la puissance du générateur. Ce qu’il ne faut pas faire, par exemple, c’est calculer la capacité nécessaire au chauffage et ajouter ensuite 200 W par personne pour compenser la production d’eau chaude sanitaire.

Le module d’eau chaude sanitaire Heat-Box aide les utilisateurs à créer ce graphique. Les utilisateurs peuvent définir le profil de points d’approvisionnement avec lequel ils souhaitent travailler (ils peuvent l’ajuster eux-mêmes) :

Les utilisateurs peuvent également configurer les périodes durant lesquelles l’eau chaude sanitaire est consommée. Dans l’exemple ci-dessous, on peut voir que 27,5 % de toute l’eau chaude sanitaire est consommée entre 8 h et 9 h le matin :

Un facteur de simultanéité est également calculé (auto-ajustable) et les points suivants, entre autres, peuvent être indiqués :

• température de l’eau froide
• température minimale souhaitée de l’eau chaude
• puissance du générateur
• la température de l’eau s’écoulant à travers la spirale dans le boiler
• température maximale du boiler
• capacité du boiler
• hauteur du boiler
• hauteur à laquelle la sonde de température est placée dans le boiler
• conduite de circulation (ils représentent une perte supplémentaire)

Ce module est particulièrement utile pour le dimensionnement des boilers dans les grands bâtiments (appartements avec chaufferie commune, salle de sport, hôtel ou chambres d’hôtes, etc.) ou dans les habitations très bien isolées et chauffées avec une pompe à chaleur de faible puissance (7 kW ou moins).