Chauffe-eau : comment ça marche ?
Pour faire simple, un chauffe-eau fonctionne comme une bouilloire. L'eau issue du réseau public de distribution est amenée dans la cuve du chauffe-eau via l'entrée d'eau froide du dispositif. Elle est ensuite portée à une température entre 40 °C et 65 °C par le système de chauffage de l'appareil, et prend fin par le tuyau de sortie raccordé aux canalisations du logement.
C'est elle qui est utilisée dans la salle de bain, la salle d'eau ou la cuisine pour couvrir les besoins en eau chaude du foyer. L'intervention régulière d'un artisan chauffagiste spécialisé en détartrage et entretien de chauffe-eau est toutefois recommandée si l'on souhaite que l'appareil marche pendant longtemps. En effet, les variations de température et la présence de calcaire dans l'eau utilisée favorisent souvent la formation de tartre dans la cuve. Avec le temps, la couche de tartre endommage le dispositif.
Par ailleurs, le fonctionnement d'un chauffe-eau peut quelque peu varier en fonction de l'énergie utilisée par son système de chauffage. On retrouve généralement sur le marché le chauffe-eau électrique instantané ou à accumulation, le chauffe-eau au gaz naturel et le chauffe-eau solaire.
Le chauffe-eau électrique
Comme son nom l'indique, le chauffe-eau électrique fonctionne à partir de l'électricité. Il est aussi appelé chauffe-eau électrique instantané, ou CEI. L'appareil ne se met en marche que lorsque l'on a besoin d'eau chaude en ouvrant le robinet. Son système de chauffage est composé d'une résistance électrique installée dans une chambre de chauffe.
Dès l'ouverture d'un robinet d'eau chaude, un interrupteur déclenche le chauffage de la résistance électrique. Ainsi, l'eau froide qui entre dans la chambre de chauffe par le raccord dédié se retrouve en contact avec la résistance. L'équipement de chauffage communique alors de son système l'énergie thermique à l'eau froide. L'échange fait grimper la température de l'eau de façon instantanée. L'eau chaude ainsi produite va ensuite, par un raccord dédié, sortir par le robinet selon le débit souhaité.
Notez que la température de sortie de l'eau dépend de deux valeurs : la puissance de la résistance électrique et le débit de l'eau. Par exemple, une résistance électrique de 7,3 kW va vous produire par minute 2,6 litres d'eau à 55 °C. Cette température de sortie va en revanche descendre à 40 °C si le débit souhaité est de 4 litres par minute. Il faudra donc veiller au choix du CEI ou vous faire aider par un professionnel pour choisir la puissance adaptée à vos besoins en eau chaude sanitaire.
Le chauffe-eau au gaz naturel
Ce chauffe-eau permet de produire de l'eau chaude sanitaire avec le gaz naturel qui provient du réseau de distribution du fournisseur de gaz du logement. Pour ce type de chauffe-eau, c'est la chaleur issue de la combustion du gaz qui est communiquée à l'eau froide. Le système de chauffage est donc constitué par un brûleur associé au système de canalisation de gaz naturel.
Pour ce qui concerne les modèles de chauffe-eau à gaz instantané, l'eau froide du réseau public chemine dans un serpentin situé à l'intérieur du cumulus. Elle est réchauffée au fur et à mesure par le brûleur à la température voulue pour une utilisation immédiate. Il est conseillé d'installer ces chauffe-eaux à proximité des points ou robinets d'utilisation pour éviter les pertes thermiques.
En dehors des modèles instantanés, il existe les modèles de chauffe-eau au gaz naturel à accumulation. Ils sont dotés d'une cuve de grande capacité. L'eau froide y arrive par la partie inférieure et est ensuite chauffée par le brûleur jusqu'à une température pouvant atteindre 60 voire 65 °C. Cette eau chaude peut-être conservée dans le réservoir pour une utilisation future. Dès qu'on a besoin d'une certaine quantité, celle-ci est automatiquement remplacée par une eau froide dans le réservoir.
Le chauffe-eau solaire
Le chauffe-eau solaire est à la fois écologique et économique, car il fonctionne à partir d'une énergie renouvelable : l'énergie solaire. Pour assurer la production d'eau chaude sanitaire, les panneaux solaires préalablement installés sur la toiture ou une terrasse captent des rayons du soleil. Ils transforment ce rayonnement solaire en une énergie thermique qui chauffe un liquide ou fluide caloporteur. Il s'agit généralement de l'eau mélangée à de l'antigel.
Ce liquide caloporteur chauffé transite ensuite par un tube jusqu'à atteindre un serpentin ou un échangeur thermique situé à l'intérieur de la cuve du chauffe-eau. À cette position, il cède la totalité de la chaleur qu'il a emmagasinée à l'eau froide contenue dans le réservoir. Une fois refroidi, le fluide caloporteur repart vers les panneaux solaires thermiques pour être réchauffé.
Ce cycle continu tant que l'eau dans le réservoir n'a pas atteint la température de consigne et tant que l'ensoleillement le permet. Pendant les jours de mauvais temps, notamment l'hiver, une énergie ou une chaudière d'appoint prend le relais pour assurer la fabrication de l'eau chaude sanitaire.
Le chauffe-eau électrique à accumulation
Le chauffe-eau électrique à accumulation est le plus répandu en France. Il dispose d'un réservoir ou d'une cuve de grande capacité où s'accumule l'eau destinée à l'utilisation, d'où son nom. Cet appareil fonctionne suivant le principe de stratification.
L'eau froide sous pression du réseau de distribution public entre par la partie inférieure de la cuve essayant de la remplir. Elle est ensuite chauffée par une résistance électrique immergée nue au bas de la cuve (résistance thermoplongée) ou bien une résistance protégée par un tube en métal (résistance stéatite).
Ce chauffage s'effectue généralement la nuit, en heures creuses, quand les tarifs de l'électricité sont plus avantageux. L'eau est portée à une température comprise entre 60 et 65 °C par la résistance électrique. Un thermostat dont la sonde est également immergée au bas de la cuve se charge de contrôler la température de l'eau à l'intérieur et de veiller à ce qu'elle atteigne la température de consigne.
Une fois chauffée, l'eau est stockée dans la cuve qui la garde à température constante en attendant une utilisation. Lorsque vous avez besoin de l'eau chaude pour un bain par exemple, cette eau stockée se mélange avec de l'eau froide dans le mitigeur avant de sortir par le robinet. Ce mélange sert à ramener l'eau chaude à environ 40 °C, car l'utilisation d'une eau de plus de 60 °C pourrait brûler la peau.
Au fur et à mesure qu'une quantité d'eau est utilisée pour répondre aux besoins en eau chaude, elle est remplacée automatiquement par une eau froide qui entre sous pression au bas de la cuve. L'eau chaude dont la densité est plus faible prend naturellement de la hauteur et laisse la place à l'eau froide entrée qui est plus lourde. Les deux eaux à températures différentes forment alors des couches ou strates dans le ballon. L'eau froide augmente à chaque utilisation et sera chauffée la nuit suivante.
Quelles sont les différences ?
Les points de différences majeurs entre les chauffe-eaux sont l'énergie de fonctionnement et la capacité des chambres de chauffe. Les modèles de chauffe-eau électrique ou à gaz instantané ne sont pas dotés d'un réservoir. Ils ne peuvent donc pas assurer par exemple les besoins en eau chaude d'une famille nombreuse.
En revanche, les modèles à accumulation ou les chauffe-eaux solaires ont des réservoirs dont la capacité peut varier entre 50 et 500 litres. Il existe différents types de réservoirs. Certains peuvent être disposés à l'horizontale tandis que d'autres doivent être installés à la verticale. Pour ce genre de travaux, il est recommandé de faire appel à un professionnel qui maitrise parfaitement l'installation et le fonctionnement du chauffe-eau choisi.