Chauffe-eau à chauffage indirect : dispositif, principe de fonctionnement et schémas de raccordement

Dans les maisons individuelles, les datchas, les complexes sportifs et les hôtels, on utilise souvent un chauffe-eau à accumulation indirecte – cet appareil fonctionne sans raccordement à l'alimentation en eau centralisée. Cet équipement parvient à chauffer de grands volumes d'eau, maintient facilement la température souhaitée et assure une alimentation continue en eau chaude.

Bref, si vous recherchez un chauffe-eau économique à associer à une chaudière monotube – envisagez d'installer un BKN dans votre maison. Et pour faciliter votre choix, nous vous proposons de découvrir les critères d'achat d'un chauffe-eau, son principe de fonctionnement et les schémas de raccordement.

Caractéristiques de conception et principe de fonctionnement du BKN

Le chauffe-eau à accumulation indirecte ne peut fonctionner qu'avec les ressources d'une source externe, mais pour l'entretien du système pendant la saison chaude, il est possible de connecter une résistance chauffante.

Pour garantir une alimentation ininterrompue, un circuit de recirculation est prévu dans le système – l'eau circulera en permanence dans les tuyaux, et à l'ouverture d'un robinet aux points de puisage raccordés au circuit, de l'eau chaude s'écoulera.

Le chauffe-eau à accumulation indirecte est généralement installé à côté de la chaudière de chauffage, et ce « duo » occupe une surface assez importante, surtout si les deux appareils sont au sol.

Ainsi, l'appareil permet d'économiser considérablement les ressources énergétiques, tout en offrant un confort au moins équivalent à celui d'une alimentation en eau chaude centralisée.

Comment est conçu un chauffe-eau à accumulation indirecte

Un appareil qui chauffe l'eau par principe indirect. – c'est un réservoir de stockage isolé, à l'intérieur duquel est installé un élément chauffant fonctionnant à partir d'un caloporteur externe.

Le réservoir lui-même peut être de forme rectangulaire ou cylindrique, et ses parois sont munies de raccords – pour la circulation d'eau chaude depuis le système de chauffage et l'entrée/sortie des tuyaux d'alimentation en eau.

La base de la construction est un récipient métallique ou plastique d'une capacité de dix à plusieurs milliers de litres. À l'intérieur, le réservoir peut être traité avec un revêtement en émail, céramique ou porcelaine vitreuse, ce qui aide à maintenir une qualité d'eau adéquate et à éviter la corrosion.

Le corps est protégé des pertes de chaleur par une couche isolante en polyuréthane, mousse ou laine minérale.

Le serpentin avec caloporteur peut être réparti uniformément dans tout le réservoir, ou placé serré en bas pour chauffer plus rapidement l'eau froide qui y entre (+)

Pour prévenir le tartre, une anode en magnésium ou titane est installée dans la partie supérieure du réservoir, qui adoucit l'eau, protège le métal de la corrosion galvanique et augmente la durée de « vie » de l'appareil.

L'appareil est également muni d'un thermostat qui contrôle le chauffage jusqu'à une certaine température, et de soupapes de sécurité faisant partie du groupe de protection.

Avantages et inconvénients du BKN

Le principal avantage du chauffe-eau à chauffage indirect est l'économie sur les sources d'énergie. Pour son fonctionnement, il n'est pas nécessaire de brancher un brûleur à gaz ou d'utiliser l'électricité, comme le nécessite un appareil à chauffage direct.

Le système de chauffage fournit toutes les ressources nécessaires, de sorte que l'eau chaude est un « bonus » pratiquement gratuit qui permettra d'économiser considérablement le budget familial pendant la saison froide.

La plupart des chauffe-eau à chauffage indirect sont en outre équipés d'éléments chauffants avec thermostat, afin de pouvoir utiliser l'appareil également en période chaude, lorsque le chauffage est coupé.

Autres avantages du chauffe-eau à chauffage indirect :

• Haute performance – un réservoir d'un volume de 100 litres peut « fournir » environ 400 litres d'eau chaude par heure (à condition d'une chaudière suffisamment puissante).
• Longue durée de vie – le caloporteur n'entre pas en contact avec l'eau courante, contrairement aux appareils similaires à chauffage direct.
• Ne surcharge pas le réseau électrique – fonctionne à partir d'une source d'énergie externe.
• Fourniture instantanée d'eau chaude – il n'est pas nécessaire d'attendre que le flux froid s'écoule, comme avec les chauffe-eau à gaz, ou que le réservoir utilisé chauffe, comme avec un chauffe-eau électrique.
• Coût accessible – si vous le souhaitez, le système peut être assemblé de vos propres mains.
• Possibilité de raccordement à plusieurs sources d'énergie, par exemple, à un capteur solaire à vide, une chaudière, une pompe à chaleur géothermique.

Bien sûr, il y a aussi des inconvénients. Malgré tous les avantages, la vitesse de chauffage de l'eau dans l'appareil laisse à désirer – pour traiter 100 litres, même un équipement moderne mettra au moins 15 à 20 minutes, et les systèmes artisanaux peuvent ne pas y parvenir en une heure.

De plus, les chauffe-eau à accumulation indirecte sont assez encombrants et occupent donc une quantité considérable d'espace libre. Pour les grands réservoirs, une pièce séparée peut être nécessaire.

Un chauffe-eau à accumulation indirecte peut également être fabriqué à partir de matériaux de récupération, en utilisant un tube en cuivre plié pour le serpentin, un tonneau spacieux avec un couvercle ou une bouteille de gaz pour le réservoir :

Une autre version d'un chauffe-eau à accumulation indirecte artisanal est fabriquée en utilisant le corps d'un chauffe-eau à accumulation ordinaire :

De plus, cet appareil ne sera vraiment économique que pendant la période de chauffage, et pendant la saison chaude, il faudra soit allumer la chaudière, soit prévoir des sources de chaleur alternatives – panneaux solaires, résistance électrique. Et le prix d'un « indirect » de qualité dépasse celui des analogues à chauffage direct.

Types et variétés de modèles d'équipement

Le type d'appareil le plus courant est un réservoir de stockage, à l'intérieur duquel sont placés des tubes en acier ou en laiton (serpentin) avec un fluide caloporteur en circulation.

La vitesse de chauffage de l'eau dépend du nombre de spires de sa spirale. Le principe de fonctionnement d'un chauffe-eau à accumulation indirecte est extrêmement simple : l'eau froide entre dans le réservoir et le fluide caloporteur, en circulant dans le serpentin, la chauffe jusqu'à la température souhaitée.

Mais il existe aussi des appareils conçus selon le principe « réservoir dans un réservoir », où deux cuves de diamètres différentes sont utilisées à la place d'un tuyau spiralé.

Le système fonctionne ainsi : l'eau froide entre dans le réservoir le plus petit, qui est chauffée par le fluide caloporteur chaud circulant entre les parois des réservoirs.

Dans ces appareils, l'eau devient chaude en quelques minutes – la grande surface de chauffe permet à l'équipement de fonctionner efficacement en mode continu, garantissant un approvisionnement ininterrompu en flux d'eau chaude.

Les chauffe-eau fonctionnant selon le principe « réservoir dans réservoir » chauffent rapidement l'eau jusqu'à 90°C et possèdent également une fonction d'auto-nettoyage (+)

Un chauffe-eau à accumulation indirecte combiné peut utiliser l'énergie de plusieurs sources à la fois ou être équipé d'une résistance électrique intégrée.

Variétés de chauffe-eau à accumulation indirecte

Selon l'emplacement :

• Mural – généralement, il s'agit d'un appareil de petite taille d'une capacité allant jusqu'à 200 L. Il se fixe à l'aide de supports spéciaux sur toute surface verticale suffisamment solide pour supporter le poids du réservoir complètement rempli (les cloisons en plaques de plâtre ne conviennent absolument pas). Il peut être placé assez haut et ne pas occuper d'espace utile dans la pièce.
• Au sol – un chauffe-eau spacieux conçu pour un grand nombre de consommateurs. Cependant, pour un appareil d'une capacité supérieure à 1000 L, il est recommandé de prévoir une pièce séparée – aménager une chaufferie. Mais un tel système est généralement installé pour desservir de grandes maisons, entreprises, hôtels et autres établissements ; pour un usage familial, un appareil de 250-300 L suffit.

Selon la forme du réservoir :

• Horizontal – prend beaucoup de place, mais il est plus facile d'y maintenir le niveau d'eau souhaité sans avoir recours à des pompes.
• Vertical – permet d'économiser de l'espace libre, mais est assez limité en capacité.

Selon les nuances d'utilisation, les particularités d'agencement et l'espace disponible, il est possible de choisir le modèle de chauffe-eau à accumulation indirect (BKN) optimal, qui s'intégrera harmonieusement dans la conception de la pièce et assurera un approvisionnement ininterrompu en eau chaude dans votre maison.

À quoi faire attention lors du choix d'un BKN

L'un des principaux paramètres qui doit être un argument décisif lors de l'achat d'un chauffe-eau est sa capacité. Pour connaître la capacité nécessaire du réservoir, nous vous conseillons de vous baser sur le nombre de personnes dans votre famille.

Recommandations concernant le volume :

• 80-100 L – 2 consommateurs ;
• 100-120 L – 3 personnes ;
• 120-150 L – 4 utilisateurs ;
• 150-200 L – 5 consommateurs.

Il est important de distinguer les notions de « capacité totale du réservoir » et de « capacité utile », car le tube spiralé situé à l'intérieur du chauffe-eau occupe une surface importante. Par conséquent, assurez-vous de demander lors de l'achat la quantité réelle d'eau que l'appareil peut contenir. Cette nuance doit être indiquée dans les caractéristiques techniques.

En outre, en plus du décompte « par tête » des consommateurs potentiels, il faut également tenir compte de la fréquence et des volumes d'utilisation de l'eau. Par exemple, si dans votre famille on aime se prélasser dans un bain chaud plutôt que de prendre une douche rapide, la capacité utile du réservoir doit être adéquate – au moins 120 L.

Il est avantageux d'utiliser un chauffe-eau à accumulation indirect (BKN) en combinaison avec une chaudière à combustible solide ou une chaudière gaz à un circuit, mais si le débit d'eau est inférieur à 1 L/min, une chaudière à deux circuits reviendra moins cher, et elle prendra également beaucoup moins de place qu'un système à chauffage indirect.

Autres paramètres importants :

1. Puissance – plus la consommation d'eau est élevée, plus la ressource de l'appareil doit être grande. Mais il est important que la puissance du chauffe-eau à accumulation indirect ne dépasse pas les capacités du système de chauffage (ou d'une autre source d'énergie externe). Par exemple, si le volume du réservoir de stockage varie entre 120 et 150 litres, la puissance de la chaudière doit être d'au moins 23 kW, et pour 160-200 litres, il faudra 31-39 kW.
2. Temps de chauffe – paramètre dépendant du volume du réservoir et du nombre de spires du serpentin (les grandes capacités ou les capacités combinées peuvent être équipées de plusieurs spirales).
3. Matériau du réservoir – pour une utilisation durable, les chauffe-eau en acier inoxydable ou en acier médical sont les plus adaptés.
4. Isolation thermique – dans les modèles bon marché, on utilise de la mousse synthétique qui s'use rapidement et laisse passer la chaleur ; il est donc préférable d'acheter un appareil plus cher où du polyuréthane a été utilisé.
5. Commande – l'appareil pourra fonctionner en mode automatique, en arrêtant et en démarrant le flux d'eau selon les besoins, et en contrôlant le chauffage à l'aide d'un capteur de température.

Lors du choix de la forme et de la taille du réservoir, il faut également tenir compte du fait que, bien que théoriquement le chauffe-eau puisse être installé dans n'importe quelle pièce ayant accès au réseau de chauffage, son emplacement optimal est à côté de la chaudière. Ainsi, le transfert de chaleur est le plus efficace.

Un chauffe-eau à chauffage indirect peut être fabriqué de ses propres mains. Les instructions pour fabriquer l'appareil sont décrites dans cet article.

Nuances et schémas de raccordement du chauffe-eau

Comme déjà mentionné, pour chauffer l'eau, le chauffe-eau à accumulation indirecte (BKN) utilise l'énergie d'une source externe. Par conséquent, avant de le raccorder au fluide caloporteur, il est important de choisir un schéma approprié pour l'installation de l'appareil. Examinons les options les plus courantes.

Principes généraux d'installation de l'appareil

Le chauffe-eau doit être monté sur une surface plane préparée à proximité immédiate de la chaudière. Les modèles muraux sont fixés sur un mur en béton ou en brique, au même niveau ou légèrement au-dessus de la chaudière.

Pour un appareil au sol, il convient de mettre de niveau l'emplacement réservé au réservoir (si le sol est particulièrement irrégulier, vous pouvez réaliser un support en forme de podium).

Le raccordement du chauffe-eau à chauffage indirect est conçu pour connecter l'appareil à deux systèmes – d'alimentation en eau et de chauffage. Pour cela, des tubulures spéciales sont présentes sur le corps.

Le groupe de sécurité du chauffe-eau à accumulation indirecte comprend un clapet anti-retour et une soupape de décharge, qui protègent le système contre la surpression et les fuites d'eau chaude.

Principes de raccordement :

1. L'eau froide provenant du réseau d'alimentation en eau doit entrer dans la partie inférieure du réservoir, et l'eau chaude doit sortir par la partie supérieure.
2. À l'entrée d'eau froide, il convient d'installer un clapet anti-retour, qui empêchera la fuite du flux chaud du chauffe-eau en cas de baisse de pression dans le système.
3. Au milieu de l'appareil peut se trouver un point de raccordement pour la recirculation.
4. Lorsque le circuit de chauffage est activé, le fluide caloporteur doit circuler de haut en bas. C'est-à-dire que le tuyau d'eau chaude est raccordé au raccord supérieur, et le tuyau d'eau refroidie sort par le bas.
5. Tous les raccords doivent être équipés de robinets à écrous à olive, afin de pouvoir isoler le chauffe-eau, par exemple en cas de remplacement de l'appareil ou de travaux de réparation.

Grâce à ce schéma, le rendement maximal de l'appareil est atteint, car le fluide caloporteur circulant dans le serpentin chauffe l'eau dans la partie supérieure du réservoir, cède le reste de sa chaleur aux couches à basse température et retourne à la chaudière pour un nouveau chauffage.

Schémas de raccordement du BKN à la source

Pour choisir correctement le schéma de raccordement du chauffe-eau au système de chauffage, il faut tenir compte des possibilités du circuit existant et de l'emplacement de l'appareil de chauffage. Il existe plusieurs solutions.

Option 1. Le schéma le plus courant pour une utilisation permanente de l'eau chaude est le raccordement via une vanne à trois voies. Il suppose la présence de deux circuits de chauffage : le circuit principal et un circuit séparé pour le BKN.

Pour cela, une pompe de circulation est insérée dans l'arrivée d'eau chaude, et après celle-ci, une vanne trois voies est installée, qui est commandée par le thermostat du chauffe-eau.

Le schéma fonctionne ainsi : lorsque la température de l'eau dans le chauffe-eau descend en dessous du seuil défini, sur le signal du thermostat, la vanne bascule le système vers le chauffage du réservoir de stockage, et après avoir atteint la valeur souhaitée, elle envoie le flux circuler dans le circuit de la maison.

Pour le bon fonctionnement du schéma à trois voies, il est important de régler les données du thermostat afin que la température programmée pour le chauffe-eau ne soit pas réglée plus bas que celle du thermostat de la chaudière (+)

Option 2. Montage d'un système à deux pompes – ce schéma est pertinent si vous n'avez pas besoin de volumes constants et importants d'eau chaude. Par exemple, le chauffe-eau est installé dans une maison de campagne et n'est utilisé que les week-ends.

Dans ce cas, le chauffe-eau et la chaudière de chauffage sont connectés en parallèle, et les flux de caloporteur se déplaceront dans deux canalisations. Pour le mouvement forcé de l'eau, deux pompes sont installées : sur le circuit de chauffage et sur le tuyau d'alimentation du chauffe-eau.

Le chauffage est effectué à l'aide d'un thermostat qui désactive temporairement le chauffage par radiateurs, en dirigeant toute la ressource du système vers le chauffe-eau.

Avec un schéma à deux pompes, le circuit de chauffage sera désactivé pendant le fonctionnement du chauffe-eau, mais pendant les 30 à 60 minutes nécessaires pour chauffer le ballon « à partir de zéro », les radiateurs n'auront pas le temps de refroidir de manière critique (+)

Option 3. Pour les pièces où un système de chauffage à plusieurs circuits est utilisé, par exemple, en complément des radiateurs, un plancher chauffant est installé, on utilise un répartiteur hydraulique.

Les flèches hydrauliques redistribuent la pression sur certaines sections du circuit et assurent un mouvement ininterrompu du caloporteur même sans l'aide de pompes de circulation.

Sans expérience en ingénierie, il est peu probable que vous puissiez réaliser un schéma aussi complexe vous-même – pour prévoir une multitude de nuances et assurer le fonctionnement ininterrompu du système, il est préférable de faire appel à des concepteurs professionnels (+)

Sans collecteur hydraulique dans un système multicircuit, l'équipement de pompage peut tomber en panne et même un choc thermique peut se produire avec des dommages aux radiateurs.

Système de recirculation

Si le chauffe-eau dispose d'une troisième entrée, on peut y connecter un système de recirculation. Pour cela, un circuit en boucle est introduit au point de recirculation sur le corps de l'appareil.

Le flux d'eau est en mouvement constant grâce au fonctionnement de la pompe de circulation, ce qui permet de fournir instantanément de l'eau chaude au point de consommation (+)

Pour réaliser ce schéma, il faudra monter un circuit supplémentaire et installer les éléments suivants :

1. Clapet antiretour à l'entrée du chauffe-eau.
2. Purgeur d'air automatique, protégeant la pompe de la pénétration d'air avant le démarrage.
3. Soupape de sécurité, qui protégera contre les fluctuations de pression.
4. Réservoir d'expansion à membrane dans lequel l'excédent d'eau s'écoulera lorsque la pression dans le système augmente. Notez que la capacité du réservoir de réserve doit être au moins 1/10 du volume du ballon d'eau chaude sanitaire (BCHS).

Si le dispositif du chauffe-eau à accumulation indirecte ne comporte pas de raccord pour le circuit de recirculation, il est possible d'insérer la conduite de retour dans le tuyau d'eau froide et d'installer une pompe. Le raccordement s'effectue alors selon le schéma ci-dessous.

Le choix du schéma de raccordement avec ou sans possibilité de recirculation doit être basé sur la conception du ballon d'eau chaude sanitaire (BCHS) et du système de chauffage, ainsi que sur la puissance de l'équipement (+).

Le raccordement selon le schéma de retour assure une alimentation ininterrompue en eau chaude : vous n'aurez pas à attendre que le caloporteur chauffe l'eau dans le ballon.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Avant de vous décider à acheter et à installer un nouveau chauffe-eau dans votre maison, nous vous proposons d'étudier les vidéos qui montrent clairement les avantages du « chauffe-eau indirect » et les subtilités de son raccordement.

Dans cette vidéo, vous pouvez découvrir comment fonctionnent les chauffe-eau à accumulation indirecte avec le caloporteur situé à l'intérieur du serpentin :

Toutes les subtilités de la structure interne et des principes de fonctionnement des différents types de chauffe-eau à accumulation indirecte dans un didacticiel vidéo détaillé présenté par un artisan expérimenté :

Aperçu et raccordement d'un appareil de 300 litres qui fonctionne avec deux caloporteurs – la chaudière et les panneaux solaires :

Analyse détaillée de la structure du BCHS et des schémas de son raccordement. Conseils pratiques et astuces d'un artisan :

En ce qui concerne l'entretien, le chauffe-eau à accumulation indirecte est un équipement assez peu exigeant. En cas d'installation correcte et de fonctionnement bien réglé du système, seul le remplacement de l'anode en magnésium tous les 6 à 12 mois et un rinçage préventif du ballon peuvent être nécessaires.

La fréquence d'entretien dépend de la qualité de l'eau du robinet et de l'intensité d'utilisation. Mais si vous avez installé un appareil fonctionnant selon la technologie « réservoir dans réservoir », doté d'une fonction d'auto-nettoyage, le remplacement de la pièce consommable ne sera pas nécessaire.

Cependant, vous pouvez toujours convenir de l'entretien régulier de l'équipement avec des artisans spécialisés dans l'installation et la réparation des systèmes d'alimentation en eau.

Des questions ? Ou souhaitez-vous partager votre expérience personnelle concernant le choix, le raccordement et l'utilisation d'un chauffe-eau à accumulation indirecte ? N'hésitez pas à laisser des commentaires sur cet article.