Volume 22, numéro 3, septembre 2008

Produire de l’eau chaude de la bonne manière

La production d’eau chaude sanitaire occupe une part importante des marchés résidentiel et commercial du gaz naturel au Canada. Au Québec, la situation énergétique fait en sorte que les gazotechnologies répondant aux critères de sélection des décideurs sont plutôt méconnues. Les avantages de produire l’eau chaude sanitaire centralement sont nombreux pour les marchés des immeubles multilocatifs, des résidences pour personnes retraitées et des condos.

L’obtention d’eau chaude sanitaire peut être réalisée par différents systèmes et technologies utilisant le gaz naturel qu’ils soient centralisées ou décentralisées : les chauffe-eau à accumulation, les chauffeeau instantanés, les chaudières avec ou sans réservoir, des appareils utilisés seuls ou modulaires. Il est également possible d’utiliser ces appareils en mode combiné (eau chaude sanitaire et chauffage d’espace) ou encore, d’utiliser plus d’une source énergétique (par exemple, l’énergie solaire et le gaz naturel). Les avantages d’un système centralisé :

  • Eau chaude immédiate dans chacun des logements avec une boucle d’eau ;
  • Espace pleinement disponible dans les logements ;
  • Coût d’un seul équipement de chauffage ou de production d’eau chaude peut être inférieur au coût de l’ensemble des équipements individuels ;
  • Nul besoin d’installer un drain dédié au chauffe-eau dans chaque appartement ;
  • Risque de déversement d’eau minimisé dans les appartements; certaines instances peuvent exiger le remplacement des chauffe-eau dans les appartements tous les 10 ans afin de minimiser ce risque ;
  • Entretien facilité ;
  • Évacuation unique pour les gaz de combustion.

Plusieurs solutions existent pour produire l’eau chaude sanitaire, tel le chauffe-eau à accumulation « storage tank water heater » avec réservoir intégré ou séparé. Il y a les chauffe-eau à accumulation de type non condensant dont l’efficacité thermique varie de 80% à 90 %. Les chauffe-eau de type condensant voient leur efficacité dépasser 90%. Ce type de chauffe-eau propose des appareils avec des volumes de réservoir intégré jusqu’à 1 500 gal US.

Lorsque le bâtiment est chauffé centralement, l’eau chaude peut être produite à partir des chaudières avec réservoirs séparés à chauffage indirect. Trois types de chaudières peuvent être utilisées (voir tableau 1).

Tableau 1 : Chaudières pour la production d’eau chaude domestique

Type de chaudière Description Avantages
Chaudière de type (low mass boiler ) Appareil pourvu d’un échangeur en cuivre, cette chaudière a une faible inertie thermique et certains modèles peuvent produire de l’eau chaude sanitaire. L’efficacité varie de 80 % à 87 %.
  • Faible masse et compacité
  • Prix d’achat modéré
  • Peu d’inertie thermique, donc réponse rapide à une demande d’eau chaude
Chaudière en fonte (cast iron boiler ) Appareil construit en sections de fonte, il a le même niveau d’efficacité que celui en cuivre ; cet appareil a besoin d’un échangeur intermédiaire pour préchauffer l’eau chaude sanitaire.
  • Assemblage possible sur place
  • Accumulation de chaleur par la masse de la chaudière
Chaudière à condensation Appareil permettant de refroidir les gaz de combustion sous leur température de point de rosée pour aller récupérer l’énergie latente de la vapeur générée par la combustion. L’efficacité de combustion est supérieure à 90 %
  • Économies d’énergie plus élevées
  • Chaudières compactes
  • Taux de modulation élevé

Tableau 2 : Comparaison des coûts de fonctionnement

Applications Consommation d’énergie par unité par an Coût énergétique par unité Coût total
Chauffe-eau au gaz central 324,33 m3* 0,46 $/m3** (basés sur 150 000 m3/an) 23 274$
Chauffe-eau électrique individuel 3157,5 KWh 0,068 $/KWh 33 495$
Économie en faveur du gaz naturel 10 221$

*Incluant des pertes de 24m3 de gaz naturel par année par condo pour la boucle de recirculation.
**Basé sur avril 2008.

De plus, l’ensemble de ces modes de production d’eau chaude permet d’accumuler l’eau de façon directe (l’eau chaude passant directement de la chaudière au réservoir) ou indirecte (l’eau de la chaudière chauffe l’eau chaude domestique à l’aide d’un échangeur de chaleur à plaques ou à tubes).

Quels pourraient être les impacts sur les coûts énergétiques du choix d’un système central ou d’un système individuel électrique de production d’eau chaude ? Prenons l’exemple d’un bâtiment regroupant 156 unités de condo et comparons les coûts de fonctionnement d’une chaufferie centrale à haute efficacité au gaz avec les coûts de fonctionnement de chauffe-eau électriques individuels.

Les hypothèses de base retenues pour cet exemple sont :

  • 156 unités de condo
  • Nombre d’occupants par unité : 2
  • Quantité d’eau consommée par jour: 37,0 gal U.S./jour (Source: ASHRAE)
  • Facteur d’efficacité pour le chauffe-eau électrique : 0,93
  • Efficacité du chauffe-eau central à condensation au gaz : 93%
  • Différentiel de température moyen pour le chauffage de l’eau : 90°F
  • Réseau de recirculation considéré comme isolé thermiquement
  • Pertes annuelles par le réseau de recirculation : 24 m3 par condo (mesurées)

Le comparatif prend donc la forme du tableau 2 et montre ses économies d’opération de 10221$ par année.

La centralisation de l’eau chaude comporte de nombreux avantages et est économiquement rentable. Il est donc primordial de considérer ces différentes technologies lors de la conception d’un projet pour les marchés des immeubles multilocatifs, des résidences pour personnes retraitées ou condos.

Marc Beauchemin, ing.CEM
Conseiller technique
Groupe DATECH