La production d'eau chaude sanitaire
Le premier poste de consommation d'un logement performant
La hiérarchie des consommations s'inverse dans une maison très isolée, et l'eau chaude sanitaire passe devant le chauffage. Le besoin de chauffage d'une construction performante peut descendre sous 15 kilowattheures par mètre carré et par an, alors que le besoin d'eau chaude, lié au nombre d'occupants et non à la qualité de l'enveloppe, ne baisse pas : il se situe autour de 40 à 50 litres à 40 degrés par personne et par jour, soit environ 800 kilowattheures annuels par personne. Ce besoin ne dépend ni du climat ni de l'isolation, et il reste pratiquement constant sur l'année, avec un creux estival modeste. La production d'eau chaude devient donc le poste à traiter en priorité dans un projet à énergie positive.
Chauffe-eau thermodynamique
Un chauffe-eau thermodynamique associe un ballon et une petite pompe à chaleur qui prélève la chaleur de l'air pour chauffer l'eau. Son coefficient de performance, mesuré selon un profil de puisage normalisé, se situe entre 2,5 et 3,5 selon la source d'air et la température de consigne. Trois configurations existent et ne se valent pas : sur air ambiant dans un local non chauffé d'au moins 20 mètres cubes, sur air extérieur par gaines, ou sur air extrait de la ventilation. La prise sur air ambiant d'un local chauffé est à écarter, puisque la chaleur retirée est reprise par le chauffage. Le bruit de l'appareil, de 40 à 55 décibels selon les modèles, et son refroidissement du local d'implantation sont les deux points à vérifier avant de choisir l'emplacement.
Chauffe-eau solaire individuel
Un chauffe-eau solaire couvre une part du besoin annuel que l'ensoleillement local et la surface de capteurs déterminent, avec un appoint obligatoire. Le taux de couverture solaire atteint couramment 50 à 70 % selon la région, ce qui veut dire une couverture quasi totale en été et faible en décembre et janvier. Le système à circulation forcée, le plus répandu, fait circuler un fluide caloporteur antigel entre des capteurs plans ou sous vide et un échangeur placé en bas du ballon, sous le contrôle d'une régulation différentielle. La surchauffe estivale est le point technique propre à ces installations : un ballon entièrement chargé laisse les capteurs monter en température et vaporiser le fluide, ce qu'un vase d'expansion correctement dimensionné et une purge accessible permettent d'encaisser.
Volume du ballon et pertes de stockage
Le dimensionnement d'un ballon résulte d'un compromis entre le confort au puisage et les pertes permanentes de stockage. Un volume de 150 litres convient à deux personnes, 200 litres à trois ou quatre, 300 litres au-delà ou en présence d'une baignoire. Un ballon surdimensionné maintient en permanence une masse d'eau chaude dont les pertes statiques, mesurées par la classe énergétique de l'appareil, se comptent en dizaines de kilowattheures par an. La position verticale donne une stratification plus nette qu'une position horizontale, donc un volume utile supérieur à même capacité. Le calorifugeage des premiers mètres de canalisation au départ du ballon, souvent omis, évite des pertes par convection dans le réseau.
Légionelles, température et bouclage
La température de stockage de l'eau chaude répond à une exigence sanitaire qui contredit en partie la recherche de rendement. Les légionelles se développent entre 25 et 45 degrés et sont détruites au-delà de 60 degrés, ce qui impose de porter le ballon à cette température au moins une fois par 24 heures lorsque son volume dépasse 400 litres, et de maintenir en permanence une température suffisante dans les installations collectives. Un chauffe-eau thermodynamique ou solaire réglé bas gagne en rendement mais appelle un cycle de montée en température par l'appoint électrique. La distribution compte autant que la production : un réseau bouclé maintenu chaud consomme en continu, alors qu'un réseau à antennes courtes, de moins de huit mètres par point de puisage, évite le bouclage et le gaspillage d'eau à l'ouverture du robinet.