Le Comité scientifique et technique des indus-tries climatiques (Costic) a mené, durant plus de deux ans, une étude sur le dimensionnement des systèmes de production d'eau chaude sanitaire (ECS) en habitat collectif, en collaboration avec un groupe de travail composé de l'Ademe, d'EDF, de GRDF, de fabricants d'appareils de production d'ECS et de bureaux d'études.
S'intéresser à l'eau chaude sanitaire n'a rien de surprenant. Dans les bâtiments récents, bien isolés, c'est l'un des postes les plus énergivores : des économies significatives pourraient y être réalisées. « Le dimensionnement du système de production d'ECS n'est pas facile à appréhender, explique Marie-Josèphe Lagogué, ingénieure d'études au Costic. Les besoins en ECS dépendent de nombreuses variables telles que les comportements de l'habitant, le taux d'occupation du logement et la température d'eau froide. En habitat individuel, par exemple, les pointes de besoins journaliers peuvent aller jusqu'à plus de cinq fois les besoins moyens. Pour autant, il faut éviter le surdimensionnement, préjudiciable à la performance et à la pérennité des systèmes de production. »
Marie-Josèphe Lagogué, ingénieure d’études au Costic
« Les besoins en ECS dépendent de nombreuses variables telles que les comportements de l’habitant, le taux d’occupation du logement et la température d’eau froide. »
Prévention des risques et comportement des systèmes
Jusqu'à présent, pour dimensionner, plusieurs méthodes de calcul coexistaient (dont certaines très anciennes), donnant des résultats différents. Une incertitude peu propice à la sérénité, notamment en phase d'appel d'offres. L'étude du Costic propose de nouvelles méthodes de référence, en phase avec l'évolution du marché. « Par rapport aux études existantes, nos travaux sont originaux à trois niveaux, indique Marie-Josèphe Lagogué. Ils s'appuient sur des valeurs de besoins réévaluées en 2016 et plus complètes que tout ce que l'on possédait jusqu'alors. Ils tiennent compte des exigences de température en sortie de production liées à la prévention du risque légionelle (55 °C). Enfin, ils intègrent le comportement des systèmes en introduisant l'usage de la simulation thermique dynamique. » La spécificité de l'étude du Costic est d'intégrer dans le champ de l'analyse les solutions techniques les plus récentes comme, en collectif, les systèmes avec stockage au niveau du primaire ou encore la production d'ECS par des pompes à chaleur. Le guide est d'ailleurs organisé avec une entrée par type de système : individuel, collectif et collectif individualisé.
Que produit l'étude ?
Pour chaque système visé, l'étude présente des informations sur son fonctionnement, la méthode de dimensionnement et des exemples d'application. Sur le collectif, elle propose des abaques permettant une lecture rapide.
Par exemple, pour les systèmes collectifs de production par stockage primaire associés à des chaudières, un abaque indique la puissance à prévoir, en kW par logement standard, pour le système sans bouclage, en fonction de la température primaire et des chutes de températures nominales en sortie de chaudière et au primaire de l'échangeur. La puissance supplémentaire à ajouter pour assurer le réchauffage du bouclage par cette pro-duction est égale à 2,5 fois les pertes thermiques du bouclage, pour ce système. Cette puissance supplémentaire à ajouter varie selon le système et l'emplacement du piquage du retour de bouclage.
Éviter le bouclage dans le logement individuel
Utilisés pour réduire le temps d'attente de l'eau chaude et améliorer le confort de l'utilisateur, les réseaux bouclés dans l'habitat individuel doivent être évités. Outre la consommation énergétique qu'ils génèrent, si le maintien en température de ces réseaux bouclés est interrompu en dehors des périodes de soutirage, cela favorise le développement des bactéries de type légionelles. On privilégiera une production au plus près des lieux de consommation, quitte à avoir plusieurs équipements de production. En procédant ainsi, les consommations énergétiques sont considérablement réduites.
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Des données de consommation réévaluées en 2016
Avant de s'intéresser au dimensionnement, il fallait disposer de données fiables sur les consommations en eau chaude sanitaire. En 2016, le Costic a publié un guide de référence, basé sur 15 500 relevés annuels de compteurs et 400 suivis instrumentés.
À retenir de ces résultats :
- Les besoins d'ECS d'un même logement peuvent différer fortement d'un jour à l'autre en fonction du temps de présence, des activités et du nombre d'occupants. Ils peuvent atteindre cinq fois, voire plus, les besoins journaliers moyens du type de logement considéré.
- Pour 90 % des logements étudiés (à l'exception des T1 et des logements occupés par une personne), durant 90 % de l'année, les besoins journaliers restent inférieurs à 2,8 fois les besoins moyens.
- Les besoins de pointe d'un immeuble, sur 10 minutes, à 60 °C, en litres, pour une température minimale moyenne d'eau froide de 9 °C peuvent être estimés à partir de l'équation suivante : Vp 10 min à 60 °C d'un immeuble = 61 x n0,503 (où n est un nombre de logements, a minima de 10).
- Les besoins de pointe d'un immeuble, à 60 °C, en litres, pour une température minimale moyenne de 9 °C, peuvent être estimés à partir des équations :
Sur 1 h : Vp1h = 83 x Ns0,708 - Sur 2 h : Vp2h= 108 x Ns0,773 - Sur 3 h : Vp3h= 116 x Ns0,815
(où Ns est le nombre de logements standards).
Ces valeurs sont en moyenne trois fois plus faibles que les anciennes valeurs de débit de pointe plurihoraire de la recommandation ECS AICVF de 2004, par exemple.
En savoir plus
Le guide technique Le dimensionnement des systèmes de production d'eau chaude sanitaire en habitat individuel et collectif est téléchargeable sur les sites de l'Ademe (www.ademe.fr), de Cegibat (https://cegibat.grdf.fr) et du Costic (www.costic.com).
