Chaudière électrique à double circuit : fonctionnement, analyse des avantages et inconvénients + ce qu'il faut prendre en compte lors du choix

S'il n'est pas possible d'installer le gaz dans la maison, il faut résoudre le problème du chauffage autonome et du chauffage de l'eau à l'aide de sources d'énergie alternatives. On peut installer des générateurs solaires, se chauffer au bois ou aux granulés. Cependant, la meilleure solution pourrait être une chaudière électrique à double circuit.

L'article que nous présentons décrit en détail le principe de fonctionnement et les variétés des équipements qui transforment l'énergie électrique en chaleur. Il énumère les repères à prendre en compte par les futurs propriétaires de l'appareil avant son achat. Des recommandations pour une utilisation économique sont données.

Principe de fonctionnement de l'appareil

La conception d'une chaudière à double circuit prévoit le placement dans un seul appareil de deux éléments chauffants pour chauffer l'eau et le fluide caloporteur. Le système fonctionne grâce à la conversion du courant électrique en énergie thermique.

Caractéristiques structurelles de la chaudière à double circuit

Pour chauffer la pièce, un circuit de chauffage de type fermé est raccordé à la chaudière, dans lequel circule le fluide caloporteur. La deuxième canalisation est destinée à l'alimentation en eau chaude, qui est chauffée dans un réservoir de stockage intégré ou selon un principe instantané.

Pendant la saison chaude, le chauffage peut être éteint et la chaudière utilisée uniquement comme cumulus.

Les deux circuits d'une chaudière électrique peuvent fonctionner indépendamment l'un de l'autre ou simultanément, chauffant la maison et l'eau.

L'appareil se compose des éléments principaux suivants :

• d'un boîtier avec isolation thermique, de vannes d'entrée et de sortie ;
• d'un échangeur de chaleur dans lequel circule le fluide caloporteur ;
• d'un système de commande et d'une unité automatique permettant de régler les paramètres de température et d'éteindre/allumer l'appareil ;
• d'un dispositif de chauffage ;
• d'un vase d'expansion pour la décompression ;
• d'une soupape de sécurité ;
• d'un purgeur d'air (automatique ou manuel) pour éliminer les poches d'air ;
• de pompes de circulation pour le système d'eau chaude sanitaire (ECS) et de chauffage ;
• d'un groupe de sécurité avec capteurs de température et relais.

Le principe de fonctionnement de la chaudière électrique repose sur l'échange de chaleur : la pompe de circulation pompe l'eau à l'intérieur du réservoir, qui est chauffée à une certaine température par l'élément thermique et est évacuée soit vers le circuit de chauffage, soit vers le système d'eau chaude sanitaire.

Essentiellement, un appareil électrique à double circuit, comme son homologue à gaz, peut remplir à la fois la fonction de chaufferie domestique et de chauffe-eau instantané.

Avantages et inconvénients des équipements électriques

Le chauffage électrique fait partie des méthodes de chauffage écologiques, car il ne pollue pas l'air avec de la fumée et de la suie comme une chaudière à combustible solide, ni avec du monoxyde de carbone et d'autres « résidus » nocifs comme les équipements à gaz.

De plus, la particularité du fonctionnement du chauffage électrique exclut pratiquement les cas de force majeure en cas de fuite d'eau – si le caloporteur vient à manquer dans le système, l'équipement s'éteint automatiquement.

Une chaudière électrique a un excellent rendement – 95-99%, mais même un transfert de chaleur aussi élevé ne compense pas la consommation électrique importante, donc en comparaison avec une chaudière à gaz, l'appareil électrique perd.

On peut également compter parmi les avantages généraux des équipements électriques :

• Installation simple – pas besoin d'installer une cheminée, un système de ventilation forcée, d'amener une canalisation de gaz et d'obtenir une multitude d'autorisations comme pour l'installation d'une chaudière à gaz.
• Sécurité – la probabilité de fuite ou d'ébullition d'une chaudière électrique est très faible, de plus, la conception de l'appareil n'implique pas l'utilisation de flammes nues, de matériaux inflammables ou de gaz explosif.
• Dimensions compactes – un point non négligeable pour les petites pièces. De plus, l'appareil peut être installé non seulement dans les endroits prévus par le projet (comme les équipements à gaz), mais dans tout endroit pratique où il est possible de se connecter au réseau électrique et au système de chauffage.
• Silence – la chaudière électrique fonctionne sans vibrations, « émissions » ni autres bruits dont sont souvent responsables les appareils à combustible solide et à gaz.
• Coût abordable tant pour l'appareil lui-même que pour son installation et son entretien.

En ce qui concerne les inconvénients, l'un des plus importants est le coût de l'énergie consommée. S'il s'agit de chauffage électrique et d'eau chaude sanitaire pour une grande maison, les montants seront considérables.

Il ne sera donc pas superflu, avant l'achat, de faire au moins un calcul approximatif de la consommation, en analysant les informations sur la superficie, la consommation d'eau et la puissance de l'appareil. Ensuite, décider si le jeu en vaut la chandelle.

L'installation de contrôleurs spéciaux, de dispositifs de stockage et de compteurs différenciés fonctionnant en mode « jour-nuit » permettra de réduire considérablement les coûts.

Autres inconvénients :

• Dépendance à l'alimentation électrique – dans une région où les coupures d'électricité sont fréquentes, l'installation d'un tel appareil de chauffage perd son sens. Cependant, si les coupures sont occasionnelles et non la norme, l'achat d'un générateur de secours peut résoudre le problème.
• Les fluctuations de tension du réseau nuisent gravement à l'automatisme sensible de la chaudière, il est donc conseillé d'acheter de bons stabilisateurs de tension avant d'installer l'équipement.
• Dépôt de tartre. Comme l'eau chaude sanitaire est produite à partir d'eau courante, les éléments chauffants se couvrent progressivement de tartre qu'il faut éliminer. La solution peut être l'installation de filtres à l'entrée d'eau froide et un entretien régulier.

De plus, avant d'installer une chaudière électrique, il convient de vérifier si votre réseau domestique est conçu pour une telle charge. Par exemple, pour une surface de 200 m², il faudra au moins 16 à 20 kW.

Et ceci uniquement pour le chauffage, sans compter les autres appareils électriques. Et si dans les nouveaux lotissements de maisons individuelles une telle puissance est prévue par le raccordement au réseau triphasé, pour une résidence secondaire on n'alloue généralement pas plus de 10 kW.

Types de chaudières électriques

Les chaudières électriques modernes sont équipées d'éléments chauffants à différents principes de fonctionnement. Cependant, seuls les appareils à résistance électrique peuvent être utilisés à la fois pour le chauffage et pour la production d'eau chaude sanitaire.

Le raccordement d'une chaudière électrique au système de chauffage et à l'eau chaude sanitaire implique le plus souvent l'installation d'un ballon avec échangeur de chaleur ou d'un réservoir de stockage d'eau chaude.

Les autres types d'équipements ne peuvent être utilisés pour l'eau chaude sanitaire que si un ballon de chauffage indirect est raccordé au circuit de chauffage.

Appareils électriques à résistances

Les modèles de chaudières électriques les plus courants sont équipés d'éléments chauffants – des résistances électriques, fabriquées en céramique ou en métal, ayant la forme de tiges, de spirales ou d'une tige creuse courbée en arc, à l'intérieur de laquelle se trouve un fil d'une certaine résistance. Ils agissent comme « intermédiaires », chauffant au passage du courant électrique et transmettant la chaleur à l'eau.

Schéma d'une chaudière électrique à double circuit. Le nombre d'éléments dépend de la puissance de l'appareil et de son volume interne, mais des résistances supplémentaires augmentent non seulement la vitesse de chauffe, mais aussi les coûts d'électricité et de maintenance.

Le principal inconvénient de l'appareil est la formation rapide de tartre sur les résistances, ce qui dégrade ses performances. Par exemple, avec une épaisseur de calcaire de seulement 0,5 mm, le rendement de l'appareil diminue de 10 % par rapport à la valeur nominale, et à 2 mm, de 35 à 40 % !

Par conséquent, l'appareil chauffe l'eau plus lentement, ce qui augmente la consommation d'électricité. Ainsi, la chaudière nécessite des nettoyages réguliers et le remplacement périodique des éléments chauffants défectueux.

Pour prolonger la durée de vie de la résistance chauffante, il est recommandé d'utiliser un système de filtres de purification ou d'ajouter des agents adoucissants spéciaux au fluide caloporteur, et de remplir le circuit de chauffage avec de l'eau distillée.

De plus, les chaudières à résistance nécessitent un entretien régulier, car il s'agit d'une utilisation sécurisée de l'équipement. L'élément chauffant s'use progressivement et peut griller.

Si cela se produit avec une rupture d'étanchéité du boîtier, ce n'est pas encore si grave. Dans ce cas, le nichrome chauffé se désintégrera simplement au contact de l'eau et ne présentera aucun danger pour l'homme. Mais si l'élément détaché reste dans le boîtier intact et continue de fonctionner, l'ensemble du boîtier métallique se retrouvera sous tension en raison de la conductivité de l'eau.

Équipement de chauffage par induction

Le fonctionnement de la chaudière à induction repose sur l'induction magnétique, qui permet de convertir l'électricité en énergie thermique. À l'intérieur du boîtier se trouve un circuit primaire avec une bobine inductive qui, lorsqu'une tension est appliquée, crée un champ magnétique variable.

En conséquence, ce qu'on appelle les courants de Foucault (ou tourbillonnaires) apparaissent, qui chauffent le métal, lequel transmet ensuite sa chaleur au fluide caloporteur en circulation.

Les chaudières à résistance, éprouvées par le temps, peuvent être installées sans crainte même dans une pièce à vivre, tandis que pour les appareils à induction, il est préférable de prévoir une pièce séparée – malgré les affirmations publicitaires des fabricants, l'innocuité des champs électromagnétiques pour l'homme n'est pas confirmée par la médecine.

Avantages des chaudières à induction par rapport aux appareils à résistance :

• Le niveau de rendement le plus élevé – 98-99 %.
• Grande surface de chauffe et, par conséquent, transmission de chaleur plus rapide.
• Aucun tartre ne se forme sur l'élément chauffant.
• Entièrement autonomes et ne nécessitent aucun entretien.
• Outre l'eau, on peut utiliser des produits pétroliers et de l'huile comme fluide caloporteur.

Le principal inconvénient de ces appareils est leur prix élevé et la nécessité de raccorder un ballon de chauffage indirect ou un réservoir de stockage pour fournir de l'eau chaude à la maison. Par conséquent, malgré les nombreux avantages des équipements à induction, les chaudières à résistance électrique bitubes (à double circuit) détiennent fermement la palme du leadership en matière de demande des consommateurs.

Chaudières avec réchauffeurs à électrodes

Le fonctionnement de la chaudière à électrodes repose sur la conductivité thermique élevée de l'eau. À l'intérieur du boîtier se trouvent des électrodes négatives et positives qui génèrent un courant électrique, et le caloporteur circule entre elles.

Le chauffage se produit grâce à l'énergie libérée lors de la décomposition des molécules en ions chargés, et de leur mouvement vers l'électrode de polarité correspondante. Grâce à cela, le chauffage de l'eau dans la chaudière se produit presque instantanément.

Une condition impérative pour une chaudière à électrodes est une bonne mise à la terre, car les appareils sont considérés comme potentiellement dangereux et le boîtier peut « fuir » avec une forte charge de courant.

Avantages des chaudières à électrodes par rapport aux appareils à résistance :

• Chauffent l'eau 10 fois plus vite.
• Consomment 20 à 30 % d'électricité en moins.
• Ont des dimensions compactes même avec une productivité élevée (la plupart des modèles sont présentés en version murale).
• Ne tombent pas en panne en cas de fluctuations de tension.

Mais en raison d'inconvénients majeurs, les chaudières à électrodes ne se sont pas encore généralisées. Elles sont principalement utilisées pour le chauffage, mais il est possible d'organiser un deuxième circuit pour l'ECS à condition d'équiper le système d'un ballon de chauffage indirect.

Ces appareils sont très exigeants quant à la composition du liquide caloporteur. L'eau du robinet ordinaire est exclue ; il est recommandé d'utiliser un liquide spécial avec une composition saline équilibrée. De plus, les électrodes se dissolvent progressivement pendant le fonctionnement et doivent être remplacées.

Les chaudières à électrodes sont très compactes mais n'offrent pas une puissance élevée. C'est pourquoi, pour le chauffage de grandes surfaces, des modules avec plusieurs appareils connectés en série sont prévus.

Pour une utilisation sûre, il est recommandé d'équiper la chaudière à électrodes d'un ensemble d'automatismes supplémentaires, vendus séparément et souvent plus chers que l'appareil lui-même. Il s'agit avant tout d'une pompe de circulation et d'un régulateur électronique de température qui contrôle la température de chauffage.

Un contrôleur de courant est également nécessaire pour réguler l'intensité du courant, avec la possibilité de couper l'équipement afin d'éviter l'ébullition de l'eau.

À quoi faire attention lors de l'achat ?

Maintenant que vous avez déterminé le type d'appareil que vous souhaitez acheter, il est temps de réfléchir à ses dimensions et à ses caractéristiques techniques.

Le plus souvent, les chaudières électriques sont installées dans la cuisine, mais on peut aussi aménager une mini-chaufferie qui permettra de cacher les canalisations peu attrayantes et les équipements supplémentaires (ballon de stockage, ballon de chauffage indirect, etc.).

Choix de l'appareil selon le mode d'installation

Indépendamment du type de construction, toutes les chaudières à double circuit peuvent être divisées en deux grands groupes : murales et au sol. Les dimensions et le choix du modèle dépendent directement de la surface à chauffer, ainsi que de l'espace disponible pour l'appareil.

Une chaudière murale se distingue d'une chaudière au sol par sa petite taille – si nécessaire, vous pouvez la cacher dans un meuble suspendu ou une armoire, mais même un appareil non dissimulé ne semble pas encombrant et s'harmonise parfaitement avec les autres appareils électroménagers.

Les appareils muraux sont conçus pour chauffer des surfaces relativement petites – jusqu'à 100 m², ils sont donc le plus souvent installés dans des appartements ou petites maisons de campagne. Ils se fixent sur des supports spéciaux à toute surface verticale capable de supporter une telle charge.

Les chaudières au sol sont des appareils assez encombrants, mais elles peuvent fournir de la chaleur et un approvisionnement en eau ininterrompu à une maison d'une superficie allant jusqu'à 200 m². Les réservoirs de stockage peuvent être intégrés à l'appareil lui-même (ce qui augmente considérablement ses dimensions) ou installés séparément.

Si la superficie de la maison dépasse 200 m², il est possible d'équiper une chaufferie avec plusieurs chaudières électriques ou d'utiliser des sources de chauffage supplémentaires – un équipement à combustible solide ou des panneaux solaires.

Calcul de la puissance nécessaire

La méthode la plus simple consiste à diviser la surface chauffée par 10. On estime que pour chauffer 10 m², 1 kW est consommé, mais le chiffre obtenu est très approximatif, car un tel calcul n'a de sens que pour des pièces d'une hauteur ne dépassant pas 3 mètres.

De plus, les dépenses de chaleur dépendent en grande partie de l'isolation, de la qualité des fenêtres et de leurs dimensions, des caractéristiques climatiques de la région et des matériaux utilisés dans la construction de la maison.

Si la maison a de hauts plafonds, vous devez d'abord déterminer le volume de la pièce (surface multipliée par la hauteur). Ensuite, calculez la puissance nécessaire sur la base de 35 W par mètre cube.

Lors de l'achat, considérez des modèles dont la puissance est supérieure de 15-20% à vos valeurs calculées – il vaut mieux installer la chaudière sur un réglage plus faible que d'avoir froid en hiver avec un équipement fonctionnant à pleine capacité.

Il est nécessaire d'ajouter une «marge» au résultat obtenu :

• 10% – en cas de grande surface vitrée (fenêtres panoramiques, véranda, etc.).
• 15% – en l'absence d'isolation de la maison.
• 10-15% – pour les régions aux hivers froids.
• 20% – pour la charge supplémentaire lors du fonctionnement de l'ECS (eau chaude sanitaire) en mode chauffage instantané.

Lors du calcul de la puissance requise pour les chaudières avec réservoir intégré, il faut se baser sur les données indiquées par le fabricant dans la documentation technique.

Le mode d'alimentation de la chaudière dépend également de ses paramètres techniques. Les appareils jusqu'à 10 kW peuvent êetre branchés sur un réseau standard de 220 V, tandis que les chaudières plus puissantes nécessitent un réseau triphasé (et une autorisation des réseaux électruques localux peut êetre requise si la ligne de 380 V n'est pas disponble dans la maison).

Autres nuances importantes

Selon le principe de chaufage de l'eau, les chaudières électriques à double circuit peuvent êetre divisées en modèles à ciculaton et à accumlation. Les premiers sont une bonne option pour une petite maison et une famille, ils peuvent almenter confortablement 1 à 2 points de puisage en plus du chaufage. Mais malgré leur comactité et leur confort d'utilisation, l'appareil « 2 en 1 » présente un inconvénient majeur : une charge élevée sur le réseau électruque.

Un appareil de stockage prend quant à lui beaucoup plus de place en raison du réservoir supplémentaire dans lequel est stockée une réserve d'eau chaude. L'avantage de ce type d'équipement est qu'il peut fournir de l'eau en grandes quantités et permet d'économiser jusqu'à 10 % sur l'électricité, car il ne consomme pas d'énergie pour un chauffage constant, mais maintient seulement sa température.

Grâce à une envelope islante, les pertes de chaleur de l'eau dans le réservoir ne dépasseront pas 0,5 degré par heure. Dans la fiche téchnique de l'appareil destiné à êetre racordé au système d'eau chaude sanitaire (ECS), doit êetre indiqué son débit – les tépératures minimale et maximale, le vlume d'eau et le tems nécessaire pour le chauffr.

Les chaudères élecutruques modernes permttent de contrôler l'appareil et de réguler la tépérature de chaufage de la pièce via des smarthones ou un système de « maison intellgente ».

En complément, la chaudère peut êetre équipée de :

• Un bloc d'automatsme pour le contrôle à distnce depis une télcommand ou via le réseau.
• Une rotection antigel qui permet de maintenir une tépérature minimale dans le système, ce qui est périnent pour les maisons de campagne et les résidences scondaires où il n'y a pas d'occupants permannts.
• Des capteurs qui sureillent les changmets métorrologiques, allument l'appareil lorsue les tépératures baissnt et l'étignent pendnt les heures ensolleillés.
• Un équipement qui abaisse la température de l'eau pour le raccordement à un système de « plancher chauffant ».
• Des capteurs avec la ossiblité de prgrammer le microclimat dans l'ensmble du local ou dans des pièces spécifues selon votre convnance.

Bien enendu, les « bonus » du fabriquant augmntent le coût de l'appareil, mais ils rendnt l'utilisation de la chaudère bien plus confortable.

Méthodes d'économie lors de l'utilisation

Pour réduir les coûts d'électricité lors de l'utilisation d'une chaudère élecutruque comme appareil de chaufage et chauf-eau, il est nécessaire de réduir les pertes de chaleur globales de la maison.

Tout d'abord, il conient de remplaer les viex cadres en bois par des fenêtres modernes à 2-3 chambres à air et de s'occuper de l'isolation des murs (de préférence extérieur) avec du polystyrène, de la laine minérale ou d'autres matériaux à faile condutivité hermique.

Autres options d'économie :

1. Un branchement supplémentaire ou des appareils fonctionnant avec des énergies alternatives (panneaux solaires, éoliennes, cheminée à bois) réduiront considérablement la consommation d'électricité.
2. Un compteur multi-tarif vous permettra de payer moins cher le chauffage nocturne, et pendant les « heures de pointe » du matin et du soir, vous pouvez même éteindre l'appareil (l'électricité la plus chère est celle consommée entre 8h00-11h00 et 20h00-22h00). Et si vous complétez le système avec un accumulateur thermique externe, vous pouvez stocker l'énergie « bon marché » de la nuit pour l'utiliser pendant la jouréne.
3. Un récupérateur dans le système de ventilation permettra de conserver l'air chauffé à l'intérieur de la maison.
4. Un programmateur hedbomadaire collectera les donnés de fonctionnemant du système sur la période spécifiée, afin de sélectionner le mode d'exploitation le plus confortable et économique avec une consmmation d'énergie minimale.
5. Les thermoats d'ambiance surveilleront les changemants dans le microclimat de la maison et transmettront les donnés au capteur intégré dans la chaudière, qui allumerallimera/éteindra le chauffage, évitant ainsi la surchaufe de l'air et les pertes de chaleur excessives.

Avec une bonne oragnisation du fonctionnement de la chaudière électrique, vous pouvez réduir la consommation d'électricité et les coûts associés jusqu'à 40%.

L'article suivant vous présentera les options de chauffage économes en énergie pour une propriété de campagne, en analysant en détail cette question très intéressante.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Nous vous recommandons de consulter une sélection d'avis et de conseils pratiques sur l'utilctuation des chaudières électriques de différentes conceptions pour le chauffage et l'eau chaude domestique.

Les nuances du chauffage électrique – les chaudières et autres appareils de chauffage électriques, le calcul de la puissance de l'équipement et des coûts pour la saison de chauffage:

Bien que les chaudières électriques à double circuit semblent très confortables à utiliser, avant de partir acheter, calculez les dépenses d'électricité pour la période froide de l'année ou consultez des ingénieurs thermiciens.

Peut-être qu'on vous recommandera un système plus économique avec une chaudière à circuit unique et un ballon d'eau chaude à chaufage indirect, ou bien on concevra un chauffage combiné où la « gloutonnerie » de l'appareil électrique sera compensée par des sources d'énergie supplémentaires.

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