LE CHAUFFE-EAU ÉLECTRIQUE
VIDEO Fonctionnement d'un chauffe-eau électrique
Principe de fonctionnement
Le chauffe-eau électrique est un réservoir d'eau, dans lequel baigne une résistance électrique.
Cette résistance permet de chauffer l'eau qui rentre froide dans le ballon.
Lorsque l'eau stockée atteint la température souhaitée, un thermostat coupe l'alimentation électrique de la résistance.
Grâce à l'isolant entourant la cuve du chauffe-eau , l'eau conserve une température suffisante pendant de nombreuses heures.
Dans la cuve, l'eau est toujours sous pression.
L’eau chaude, plus légère que l'eau froide, s’accumule en haut du ballon.
Lors du puisage d'ECS au robinet, de l'eau froide rentre par le bas du ballon et pousse l'eau chaude dans la canne de sortie.
Le thermostat détecte l'entrée de l'eau froide. Il commande l'alimentation de la résistance pour réchauffer cette eau.
CHAUFFE-EAU bon marché
avec résistance blindée, anode en magnésium et thermostat
Le BRISE-JET
Le brise-jet se trouve sur l'arrivée d'eau froide, dans le ballon.
Il casse la pression de l'eau froide et évite qu'elle monte refroidir l'eau chaude stockée en haut du ballon.
VIDEO Comment protéger contre le tartre
Résistances " BLINDÉE " OU " STÉATITE "
La « résistance BLINDÉE » est composée d'un fil résistif noyé dans un tube de blindage.
Ce tube est rempli d'un isolant électrique.
Cette résistance peut être immergée dans la cuve, donc directement au contact de l’eau.
Elle est également appelée « thermoplongeur ».
Elle est utilisée dans les chauffe-eau d'entrée de gamme.
L'inconvénient est qu'elle est très sensible au tartre, d'autant plus que la température de contact du corps de chauffe peut atteindre 125°C.
Autre inconvénient : il faut vidanger complètement le chauffe-eau pour remplacer ce type de résistance.
Corps de chauffe,
rassemblant sur un même socle
doigt de gant, « résistance BLINDÉE »
et anode en magnésium
Dépose du Corps de chauffe,
après vidange totale du chauffe-eau
La « résistance STÉATITE » est également composée de fils résistifs, mais ceux-ci sont visibles. Ils sont entourés de petits réfractaires qui vont permettre une meilleure transmission de la chaleur au fourreau.
Le fourreau est le tube en métal qui protège la résistance de l'eau.
La résistance n'est donc pas directement au contact de l’eau. Elle est protégée du calcaire.
La résistance peut être retirée du fourreau et remplacée, sans avoir à vidanger le chauffe-eau.
La surface de contact entre le fourreau et l'eau chaude est supérieure à celle avec une résistance blindée.
Cela permet d'avoir une température de contact plus faible entre le fourreau et l'eau chaude. Elle n'est plus que de 85°C (contre 125°C pour une résistance blindée), ce qui réduit la formation du calcaire.
Résistance STÉATITE
Fourreau pour résistance STÉATITE,
avec anode ACI hybride et joint d'étanchéité
La puissance fournie par la résistance peut varier entre 1000 et 3 000 Watts.
La capacité des réservoirs varie entre 10 litres et 500 litres.
Le temps de chauffe varie en fonction de cette quantité d'eau et de la puissance de la résistance électrique.
Le chauffe-eau électrique peut mettre entre une demi-heure (petit chauffe-eau sous évier) et jusqu'à plus de 6h (ballon de 500 litres) pour chauffer tout son volume de d'eau.
Les THERMOSTATS
Le thermostat de régulation permet le réglage de la température de l’eau chaude sanitaire.
On règle généralement la consigne entre 65 et 50°C.
Il est recommandé de régler à 50°C pour réduire l'apparition de tartre et faire des économies d'énergies.
Mais cela réduit considérablement le V40, volume d'eau à 40°C disponible au robinet à partir du contenu du chauffe-eau.
En-dessous de 50°C, il y a risque de développement de légionelles.
Inhalées par une personne prenant sa douche, ces bactéries peuvent provoquer la mort par asphyxie.
Pour les ballons d'ECS de plus de 400L, il est même recommandé de stocker l'ECS à 55°C et de l'élever à une température de 60 à 65°C une fois par jour.
Au-delà de 100°C, l’eau peut se transformer en vapeur.
Elle peut monter à une pression très élevée qui pourrait faire exploser le chauffe-eau.
Un 2nd thermostat, le thermostat de sécurité, coupe l’alimentation électrique du chauffe-eau avant que la température de l’eau devienne dangereuse.
1- Thermostat à tige
Il est composé d'un tube métallique, dans lequel se trouve une tige constituée d'un autre métal.
Les deux métaux ne possèdent pas le même coefficient de dilatation.
Contrairement au tube, la tige a un très faible coefficient de dilatation, quasi-négligeable
Principe de fonctionnement
Lorsque l'eau est froide, la tige empêche le ressort d'ouvrir le contact électrique du thermostat.
La résistance électrique peut chauffer l'eau.
Sous l'effet de la chaleur, seul le tube métallique se dilate et s'allonge.
Lorsque la température réglée est atteinte, le ressort a pu poussé suffisamment la tige dans le tube métallique pour ouvrir le contact du thermostat.
L'alimentation de la résistance électrique du chauffe-eau est alors coupée.
Thermostat R-T-S 3
THERMOWATT
Ce thermostat est composé également de deux autres contacts électriques, remplissant également la fonction de thermostat de sécurité.
Lorsqu'il se met en sécurité, il faut le réarmer manuellement.
Il est le plus souvent associé à une résistance blindée.
Dans ce cas, il est débrochable. Il se démonte et se débranche simultanément de la résistance, sans outil.
2- Thermostat capillaire ( " à bulbe " )
Il composé d'un bulbe rempli d'un fluide, et relié par un tube capillaire à son mécanisme.
Le fluide augmente de volume sous l'effet de la chaleur. Le surplus de fluide traverse alors le tube capillaire, pour aller comprimer un soufflet qui ouvre le contact électrique.
Il est utilisé uniquement avec des résistances stéatites.
Ce thermostat remplit également la fonction de thermostat de sécurité.
Lorsqu'il se met en sécurité, il faut le réarmer manuellement.
3- Le thermostat électronique
Il est composé d'une thermistance, sonde dont la résistance électrique varie en fonction de la température.
La précision est de ± 1°C ( ± 3 à 4°C, pour un thermostat à bulbe), ce qui rend le chauffe-eau plus économique.
Il permet généralement de régler la température sur une plage importante.
Certaines régulations électroniques permettent également de programmer une fonction anti-légionelle.
On le retrouve sur les chauffe-eau haut de gamme, ainsi que sur les chauffe-eau thermodynamiques et les pompes à chaleur double service.
Les 3 types d'ANODES
l’anode protège la cuve du chauffe-eau contre la corrosion.
1- Anode en magnésium
Sur les chauffe-eau bon marché, cette anode est en magnésium : elle est appelée " anode sacrificielle ".
L'anode en magnésium va se dissoudre dans l'eau pour aller boucher les microporosités de la couche d'émail .
Mais son efficacité est limitée dans le temps. Lorsqu’elle ne remplit plus son rôle, la corrosion s’attaque de nouveau à la cuve. Il faut donc la contrôler tous les 2 ans.
Anode en magnésium
2- Anode en titane A. C. I.
Sur certains chauffe-eau plus haut de gamme, cette anode en magnésium est remplacée avantageusement par une anode en titane. On parle alors de technologie A. C. I. : Anode à Courant Imposé.
Ce système nécessite une carte électronique.
Celle-ci fournit à l'anode un faible courant électrique.
Ce courant va projeter le calcium et le magnésium présent naturellement dans l'eau contre la cuve, et boucher les microporosités de l'émail.
Seul inconvénient : cela nécessite d'avoir une eau légèrement calcaire. Ce système ne fonctionne pas avec de l'eau dite "agressive" (acide).
2- Anode en titane A. C. I. hybride
Cette anode combine les avantages de l'anode en magnésium et de l'anode en titane.
C'est une anode en titane, recouverte de magnésium.
A la mise en service du chauffe-eau, le courant électrique imposé à l'anode projette le magnésium dans les microporosités de l'émail, et maintient cette protection toute la durée de vie du chauffe-eau.
Cette anode est performante quelque soit le type d'eau.
Elle prolonge considérablement la durée de vie de la cuve.
Corps de chauffe pour résistance stéatite,
avec anode en titane ACI
Corps de chauffe pour résistance stéatite,
avec anode en titane ACI Hybride
Le GROUPE de SÉCURITÉ
Le groupe de sécurité est obligatoire sur tous les systèmes de production d’ECS à accumulation.
Il se raccorde obligatoirement sur l'arrivée d'eau froide du réservoir.
Il remplit 4 fonctions.
1- La soupape
En chauffant, l'eau se dilate et monte en pression.
Sans groupe de sécurité, le chauffe-eau pourrait donc exploser.
Pour éviter cela, le groupe de sécurité intègre une soupape.
Celle-ci s'ouvre lorsque la pression de l'eau dépasse 7 bars.
Le volume d’eau dû à la dilatation peut alors s'écouler vers l’égout à travers le Siphon.
Il est donc normal que le groupe de sécurité laisse s'échapper de l’eau au goutte à goutte lorsque celle-ci est chauffée par la résistance.
2- L'isolement
Le robinet d’arrêt permet d’isoler le chauffe-eau de l’alimentation d’eau froide.
3- L'anti-retour
Un clapet anti-retour empêche tout retour d’eau chaude dans l'arrivée d’eau froide.
L'ECS peut monter jusqu'à 7 bars dans le ballon, alors que l'arrivée d'eau froide est généralement limitée à 3 - 4 bars.
Ce clapet est donc indispensable.
4- La vidange
La soupape peut être actionnée manuellement pour vidanger le chauffe-eau.
Le siphon permet d’éviter le retour de mauvaises odeurs.
Groupe de sécurité
Raccords Isolants Diélectriques
Le contact de deux métaux différents ( par exemple cuivre et acier) entraîne un risque de corrosion galvanique.
Cela peut créer une fuite au niveau du raccordement entre les canalisations d'eau chaude et froide, et la cuve du chauffe-eau.
Les Raccords Isolants Diélectriques remédient à ce problème en isolant la cuve en acier émaillé des canalisations en cuivre.
Les distributeurs professionnels fournissent généralement ces raccords avec le chauffe-eau.
Le MITIGEUR THERMOSTATIQUE
Installé en sortie de chauffe-eau, il permet de limiter
la température de l’eau chaude à 50°C aux points de puisage, tout en conservant l'eau à 60°C dans le ballon.
Depuis décembre 2006, l’installation d'un mitigeur est obligatoire.
Le VASE D'EXPANSION SANITAIRE
Ce vase est constitué d'une membrane (ou d'une vessie ) en caoutchouc. Il est gonflé à l'azote, emprisonné d'un côté de la membrane. L'autre côté du vase est raccordé sur l'entrée d'eau froide, entre le chauffe-eau et le groupe de sécurité
Avant la montée en température, l'azote occupe pratiquement toute la place dans le vase.
A chaque montée en température de l'eau dans le chauffe-eau, le volume d'eau qui se dilate rentre dans le vase, comprimant ainsi l'azote.
Lors de l'ouverture d'un robinet d'eau chaude, la pression de l'azote contenue dans le vase chasse ce volume d'eau qui retourne dans le chauffe-eau.
Grâce à ce vase, le groupe de sécurité ne coule plus au goutte-à-goutte à chaque montée en température. Il n'y a plus de gaspillage d'eau.
Le RÉDUCTEUR DE PRESSION
Le réducteur de pression permet de limiter la pression de l'arrivée d'eau froide.
Il est nécessaire si cette pression dépasse les 4 bars.
Une pression excessive pourrait forcer l'ouverture de la soupape du groupe de sécurité.
De l'eau froide s'écoulerait dans le siphon en permanence, même chauffe-eau à l'arrêt.
Il faut éviter ce gaspillage de l’eau.
