Production centralisée d'ECS dans les immeubles à appartements : débits de pointe et dimensionnement 2013/03.14

Depuis le précédent article traitant de la consommation totale d'eau froide (voir Les Dossiers du CSTC 2012/3.13), nous nous sommes concentrés sur la mesure des débits de pointe concernant plus spécifiquement l'eau chaude sanitaire (ECS) qui, en plus d'être importante pour le dimensionnement des conduites d'ECS, l'est également pour celui de la production instantanée d'ECS.

Méthodologie

Les débits d'ECS ont été mesurés à l'aide de sondes à ultrasons. Les températures de l'eau froide et de l'eau chaude ont été enregistrées à l'aide de thermocouples placés sur les conduites. Les débits et les températures ont été relevés toutes les secondes sur une période d'un à deux mois. Le débit corrigé (Q ECS 60,10) maximum obtenu dans chaque bâtiment a ensuite été comparé aux débits calculés selon la norme NBN EN 806-3 et différentes normes et méthodes de dimensionnement étrangères afin de vérifier la bonne adéquation de la norme belge actuelle avec les mesures et permettre sa comparaison avec d'autres méthodes appliquées dans certains pays limitrophes.

Résultats

Comparaison entre les débits de pointe d'ECS mesurés (corrigés à 60 °C) et calculés dans quatre immeubles à appartements
A l'instar des observations faites sur l'eau froide totale, les débits de pointes enregistrés sur l'eau chaude sanitaire sont moins importants que ceux prévus par les normes de dimensionnement examinées. Les débits de pointe calculés suivant la nouvelle norme allemande DIN 1988-300 (2012) se rapprochent toutefois le plus de nos mesures (*). Le nombre de bâtiments mesurés étant encore actuellement très restreint, la période de mesure limitée dans le temps et les conditions réelles dans lesquelles se trouvent les installations mesurées (pressions, pertes de charge, type d'équipements, …) pas forcément comparables aux conditions de conception, il convient de considérer ces premiers résultats avec prudence. Toutefois, cette comparaison semble confirmer que la norme actuelle de dimensionnement NBN EN 806-3 (2006) est très sécuritaire.

L'usage de cette norme présente potentiellement un risque de surdimensionnement des conduites de distribution. Ce surdimensionnement entraîne des temps d'attente plus importants et des consommations d'eau et d'énergie accrues.

La surestimation du débit de pointe entraîne aussi un surdimensionnement des installations de préparation d'ECS en production instantanée. A titre d'exemple, nous avons calculé la puissance de chauffe nécessaire pour la préparation instantanée d'ECS à 60 °C dans le plus grand bâtiment mesuré. Ainsi, dans cet immeuble, le débit de pointe corrigé (Q ECS 60,10) mesuré sur une seconde atteint 107 L/min. La puissance de chauffe instantanée correspondante est de 445 kW, en tenant compte des pertes de distribution. L'échangeur à plaques actuellement installé a une puissance nominale de 644 kW pour une eau primaire à 80 °C. Cet échangeur étant alimenté par les chaudières du chauffage central, la puissance de chauffe de la plus petite chaudière est de 1.161 kW, soit au moins 2,6 fois la puissance nécessaire à la seule préparation d'eau chaude. Hors saison de chauffe, cette situation mène à des démarrages et à des arrêts très fréquents de la chaudière qui sont non seulement néfastes à son rendement, mais également du point de vue des émissions polluantes.

Notons enfin que la puissance de chauffe à installer diminue très rapidement si l'on ajoute un volume tampon de stockage (production semi-instantanée). Par exemple, dans le cas présenté ci-dessus, la puissance de chauffe nécessaire est réduite à 100 kW si l'on prévoit un ballon de stockage de 200 L.


Le CSTC a besoin de vous ! 2013/03.14

Le CSTC recherche d'autres immeubles à appartements avec production centralisée d'ECS afin de pouvoir y mesurer les débits de pointe et les volumes journaliers d'eau consommée. En échange, vous disposerez des informations nécessaires au bon dimensionnement de votre nouvelle installation.
Intéressés ? Contactez-nous par e-mail à l'adresse suivante : info@bbri.be.

O. Gerin, ir., chercheur, et B. Bleys, ir., chef de projet, laboratoire Energie durable et technologies de l'eau, CSTC
(*) Depuis le précédent article, la norme allemande DIN 1988-3 (1988) a été révisée et remplacée par la norme DIN 1988-300 (2012). La modification principale consiste notamment en une réduction des débits de pointe en eau chaude sanitaire et en eau froide.