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L'échangeur à plaques instantané

 

Technologies

Un échangeur instantané à plaques est, par définition, un préparateur d'eau chaude sans capacité de stockage. C'est l'eau du réseau de chauffage (en provenance de la chaudière) qui chauffe l'eau sanitaire dans un serpentin tubulaire, au moment des besoins.

Les capacités de chauffage sont fabuleuses... pour autant que la chaudière suive !

Exemple.

Pour un débit au primaire de 14 m³/h au régime 90/45°C, on peut réchauffer environ 230 litres par minutes, de 10 à 55°C.

Mais la puissance chaudière doit être de :

14 m³/h x 1,16 kWh/m³ x (90 - 45) = 730 kW !

Soit l'équivalent de la puissance de chauffage de 30 habitations domestiques...

Et l'alimentation hydraulique doit suivre entre la chaudière et l'échangeur.

De plus, la régulation doit être très souple pour suivre instantanément les variations de la demande. De là, l'adjonction fréquente d'un ballon tampon :

Pour résoudre à la fois ce besoin élevé de puissance et cette régulation sensible, on greffe un ballon tampon sur le secondaire de l'installation.

Échangeur extérieur à la chaudière

On rencontre généralement des serpentins tubulaires en cuivre ou des échangeurs à plaques. Ces échangeurs comportent souvent des tôles déflectrices formant chicanes, dispositifs servant à améliorer les échanges des deux circuits d'eau.

Le raccordement se fait sur l'aller du circuit de chauffage, comme tout corps de chauffe.

Échangeur incorporé à la chaudière

Si la capacité de la chambre d'eau est suffisamment importante, on l'utilise parfois comme échangeur de chaleur.

Les branchements sur la chaudière sont alors réalisés de telle façon qu'en hiver, lorsqu'il y a soutirage d'importantes quantités d'eau chaude sanitaire, c'est toute la puissance de la chaudière qui serve au réchauffage de cette eau. On parle de régulation en "eau chaude sanitaire prioritaire".

 

Avantages et inconvénients

Les avantages

Les avantages d'une préparation instantanée sont liés à l'absence de stockage :

  • Le faible encombrement.
    C'est un argument-clef si la place disponible est particulièrement réduite.
  • La faible charge au sol.
    C'est un argument si la chaudière est prévue sous toiture.
  • L'absence de pertes par stockage.
    Cet argument tend à devenir négligeable, vu l'isolation poussée des ballons récents.
  • La bonne performance hygiénique.
    L'eau chaude ne stagnant pas dans le préparateur, les risques de propagation de la légionelle sont réduits.

  • Le faible coût d'investissement.
    Cette technique est relativement peu onéreuse à installer.

Les inconvénients

Les inconvénients du préparateur instantané sont plus nombreux :

  • La fluctuation de la température de l'eau au niveau de l'utilisateur.
    Malgré une régulation fine (PID) (à prévoir absolument), on reste limité par le temps de réponse des éléments mécaniques de l'installation qui rend les fluctuations inévitables. Il est déconseillé d'utiliser ce type de système dans un bâtiment ayant un profil de puisage discontinu.
  • Le rendement de production dégradé de la chaudière.
    Avec une chaudière combinée chauffage-ECS, il est indispensable de maintenir la chaudière en permanence à température élevée (min 70°C) pour garantir un temps de réponse minimum lorsqu'une demande apparaît. Ceci interdit une régulation en température glissante des chaudières et n'est donc pas optimum énergétiquement, principalement avec les anciennes chaudières ou même avec des chaudières gaz atmosphériques récentes dont les pertes à l'arrêt sont importantes.
  • Le fonctionnement du brûleur en cycles courts.
    Etant donné l'absence de réservoir tampon, chaque puisage va entraîner la mise en route de l'installation pour des temps très courts. Les temps de fonctionnement du brûleur seront donc brefs, ce qui est défavorable pour le rendement de combustion et la pollution atmosphérique.
  • La puissance élevée du générateur.
    La production instantanée demande généralement une puissance de générateur très importante. Dans le cas d'une production d'ECS combinée au chauffage, il peut être nécessaire de surdimensionner la chaudière uniquement pour l'ECS. Ce qui serait une mauvaise utilisation de l'investissement consenti.
  • La puissance des circulateurs.
    La perte de charge des échangeurs instantanés demande des pompes plus puissantes dont la consommation électrique n'est pas à négliger.
  • L'entartrage.
    La température élevée au niveau des surfaces d'échange conduit à la formation rapide de tartre (inconvénient limité par l'action de la vanne trois voies qui évite que la température au primaire de l'échangeur soit en permanence à la valeur maximale).

 

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