Comment fonctionne un chauffe-eau ?

Appareil domestique très prisé de nombreux logements, le chauffe-eau est destiné à produire de l’eau chaude sanitaire ou ECS. Cet équipement a vu le jour vers 1894, année pendant laquelle elle a remplacé la marmite pour feu de bois.

Un chauffe-eau moderne peut chauffer une quantité d’eau chaude allant de 50 L jusqu’à 400 L, selon la capacité de sa cuve. Élément incontournable de l’appareil, cette dernière est aussi connue sous le nom de Cumulus®* ou ballon.

Deux catégories de chauffe-eau sont disponibles sur le marché :

• Le chauffe-eau instantané : produisant une quantité d’eau chaude à la demande et de façon illimitée
• Le chauffe-eau par accumulation : doté d’une cuve et fournit de l’eau chaude en fonction des besoins propres de l’utilisateur.

Un grand nombre de ménages utilise le chauffe-eau comme pièce maîtresse de leurs maisons. En règle générale, l’appareil réchauffe l’eau froide dans son contenant, puis il va stocker l’eau chaude ou distribue directement celle-ci au point de puisage. Pour connaître le fonctionnement de cet équipement, il convient de comprendre le principe de stratification.

En quoi consiste le principe de stratification ?

Ce phénomène explique en détail les itinéraires de l’eau dans le chauffe-eau afin de vous proposer de l’eau chaude sanitaire quotidiennement. Il s’applique notamment aux chauffe-eaux qui fonctionnent par accumulation.

Tout d’abord, l’eau froide est introduite sous pression dans un réservoir dédié, soit par le dessus, le côté ou par la base du ballon. Durant un moment défini, voire pendant les heures creuses, l’eau sera chauffée et sera maintenue à une température idéale (entre 60 et 65°C) avant d’être utilisée.

Le réservoir comporte généralement une isolation pour permettre cette conservation de température. L’eau chaude et l’eau froide qui vient d’entrer dans le réservoir est ainsi séparée, formant ce qu’on appelle « strates ».

Dès que vous utilisez l’eau chaude stockée sur la partie supérieure du ballon d’eau chaude, l’eau froide va remonter et sera chauffée à nouveau. En haut ou en bas du réservoir, un thermostat est, normalement, disponible pour simplifier le réglage de la température de l’eau.

Autre information importante, le principe de fonctionnement du chauffe-eau est, en grande partie, basé sur la source d’énergie utilisée par l’équipement.

        Chauffe-eau thermodynamique

Un chauffe-eau thermodynamique est facile d’utilisation. Il collecte les calories qui se trouvent dans l’environnement, de quoi faire monter la température de l’eau à l’intérieur de la cuve.

Quels sont les principaux types de chauffe-eau thermodynamique ?

• Les équipements de type monobloc : un chauffe-eau comportant une pompe à chaleur. Son installation nécessite deux raccordements différents, hydraulique et électrique.
• Les équipements de type split : le chauffe-eau utilise une pompe à chaleur de manière indépendante. Pour installer ce chauffe-eau, les deux raccordements précédents sont importants, mais il faut également une liaison frigorifique.

        Chauffe-eau électrique

Le chauffe-eau électrique est le plus plébiscité par les ménages. Il est assez pratique pour servir à la fois de stockage et de chauffage d’eau. Pour économiser de l’électricité pendant son usage, il est toutefois conseillé de l’utiliser la nuit, en particulier pendant les heures creuses.

Comment fonctionne un chauffe-eau électrique ? 

Cet appareil de chauffage d’eau s’utilise comme les grosses bouilloires électriques. Juste en bas de la cuve, une résistance est intégrée pour que l’eau chauffe à la température souhaitée. Un thermostat est également présent pour le réglage de la chaleur. Quant à l’isolation par injection de mousse polyuréthane qui s’y trouve, elle empêche les risques de déperditions thermiques à l’intérieur du Cumulus®.

        Chauffe-eau à gaz

Un chauffe-eau au gaz produit généralement de l’eau chaude sanitaire à travers la combustion d’éléments comme le propane (ou butane) ou le gaz de ville. Pour cette seconde option, il faut que le logement soit raccordé au réseau de distribution de gaz de sa commune.

À l’instar du chauffe-eau électrique, le modèle fonctionnant au gaz peut également être :

• Instantané
• À accumulation
• Combiné à une chaudière

⚠️ Attention
Les chauffe-eaux au gaz sont probablement des équipements rentables, sauf que ces appareils de chauffage d’ECS peuvent être dangereux pour les ménages. Avec leur système de fonctionnement par combustion, ils dégagent parfois des émanations toxiques qui sont nocives pour la santé.

        Chauffe-eau solaire

Alternative à la fois écologique et économique, un chauffe-eau solaire capte le rayonnement solaire pour réchauffer l’eau que vous utilisez dans votre maison. Pour ce faire, cet appareil a surtout besoin d’un panneau solaire thermique, généralement placé sur votre toiture. Les panneaux solaires seront responsables de la conversion du rayonnement solaire en énergie thermique.

Quels sont les différents composants d’un chauffe-eau solaire ?

Un chauffe-eau solaire embarque différents composants :

• Un système d’appoint pour compenser le manque d’ensoleillement
• Un ballon d’eau sanitaire
• Une sonde de température
• Un circulateur
• Un régulateur
• Un purgeur d’air
• Un limiteur de température
• Un groupe de sécurité

Un chauffe-eau est constitué de plusieurs éléments et accessoires ayant chacun des fonctions spécifiques. Les composants les plus indispensables sont listés ci-dessous :

•    La cuve

Également appelée Cumulus® ou ballon d’eau chaude, la cuve d’un chauffe-eau est un réservoir de stockage fait d’acier émaillé ou doté d’un revêtement minéral. Elle comprend aussi une mousse isolante, élément essentiel à la préservation de la chaleur produite. La cuve du chauffe-eau se décline en plusieurs volumes afin de satisfaire les besoins des ménages.

•    La résistance stéatite ou blindée

Les chauffe-eaux électriques disposent d’une résistance qui favorise le chauffage de l’eau au sein de la cuve. De type stéatite ou blindée, cette résistance peut influer beaucoup sur la durabilité de votre chauffe-eau, sa consommation d’électricité, sans oublier le confort sanitaire qu’il apporte.

Un chauffe-eau à résistance stéatite est souvent à l’abri du calcaire et des tartres. Il n’entre pas directement en contact avec l’eau, ce qui limite l’apparition de corrosion sur les parois de la cuve.

Un chauffe-eau à résistance blindée est moins durable que le précédent. Cependant, l’appareil se compose d’une résistance thermo-plongeur qui entre en contact direct avec l’eau. Une anode de magnésium est également intégrée sur sa cuve pour prévenir les risques de corrosion et d’autres facteurs agressifs pouvant endommager l’intérieur du chauffe-eau.

•    Un thermostat

Comme indiqué plus haut, cet élément a pour fonction de régler la chaleur de l’eau qui sort de votre chauffe-eau. Il possède, d’habitude, une molette qui simplifie le réglage de température.

•    Un réservoir d’expansion

Il correspond à une vase qui permet de stabiliser la pression du ballon d’eau chaude. Raccordé au groupe de sécurité du chauffe-eau, ce réservoir est utilisé pour récupérer l’eau perdue durant le fonctionnement du chauffe-eau. Il vous aide ainsi à effectuer des économies d’eau à la maison.

Le chauffe-eau fait partie des appareils qui consomment le plus d’énergie dans une habitation. Le mieux serait alors d’évaluer la consommation électrique de cet équipement pour pouvoir profiter d’une eau chaude sanitaire dans les meilleures conditions.

En moyenne, un chauffe-eau témoignant d’une bonne performance consomme environ 800 kWh par an. Cet exemple s’applique surtout aux modèles fonctionnant par accumulation. La résistance de l’équipement est ainsi programmée pour chauffer jusqu’à 50 L d’eau chaude sanitaire par personne au quotidien.

Cette estimation de consommation peut toutefois changer selon ces critères :

• La capacité ou litrage du ballon d’eau chaude
• La puissance thermique du chauffe-eau
• Sa fréquence d’entretien
• Son emplacement dans le logement (la distance entre la sortie d’ECS et les points de puisage doit être rapprochée)

*Cumulus® du groupe Atlantic est l’une des marques notoires pour ce type de produit.