Fonctionnement d’un chauffe-eau : tout ce qu’il faut savoir

étude personnalisée

Découvrez aujourd’hui le principe de fonctionnement d’un chauffe-eau, son intérêt ainsi que ses subtilités. Bien que ce sujet puisse sembler technique, l’ensemble des éléments mentionnés dans cet article vous permettra de mieux comprendre les enjeux de votre installation, de son fonctionnement global, ainsi que sa maintenance et sa potentielle réparation.

Fonctionnement d’un chauffe-eau : prérequis

Choisir un chauffe eau nécessite d’établir une liste de critères précis et propres à votre situation. Pour se faire, mieux vaut avoir connaissance de comment fonctionne un chauffe-eau et différents modèles existant. C’est pourquoi nous vous dévoilons aujourd’hui les grandes lignes de ce sujet essentiel, afin que vous ayez en tête tous les éléments nécessaires à votre sélection.

Quels sont les différents types de chauffe-eaux ?

Les chauffe-eaux sont classés selon deux types de fonctionnement : instantané ou par accumulation.

Le chauffe-eau instantané chauffe une certaine quantité d’eau à la demande de l’utilisateur. S’il ne comporte aucun mini-réservoir, il faudra compter un certain temps de latence entre le tirage de l’eau et sa chauffe. De plus, bien que le chauffe-eau instantané ait l’avantage de produire une eau chaude en quantité illimité, son inconvénient principal est la variation du débit et de la température de l’eau à l’utilisation. Notez que ce type de chauffe-eau fonctionne soit à l’électricité soit au gaz.

Quant au chauffe-eau fonctionnant par accumulation, il comporte une cuve aussi appelé cumulus. Celui-ci peut avoir une capacité de 50L jusqu’à 300 voire 400L. Tout dépendra alors des besoins propres au foyer. La chauffe de la totalité de l’eau contenue dans cette cuve requiert en moyenne 8h. Ainsi l’eau chaude sanitaire est en quantité limitée et il est nécessaire de bien évaluer les besoins des habitants afin de ne pas en manquer. Enfin, pas de variations de température à déplorer avec ce type de fonctionnement par accumulation et l’attente de l’eau chaude lors du tirage dépendra uniquement de la distance entre cumulus et point de puisage. Notez que ce type de chauffe-eau peut fonctionner aussi bien à l’électricité et au gaz, qu’à l’énergie solaire et thermodynamique.

Si vous hésitiez entre ces deux types de fonctionnement, prenez connaissance de notre article intitulé : Chauffe-eau électrique avec réservoir ou instantané ? Nos conseils. Il vous permettra de faire le point sur les inconvénients et les atouts de chaque système, le tout étant de toujours partir de vos besoins propres.

Quelles sont les différentes sources d’énergie d’un chauffe-eau ?

Un chauffe-eau peut-être alimenté de 4 façons :

Électricité : une résistance électrique chauffe et transfert sa chaleur à l’eau sanitaire, soit instantanément soit dans un cumulus ;
Énergie solaire : des panneaux solaires convoient soit directement l’eau sanitaire et permettent sa chauffe, soit un liquide caloporteur qui transfère ensuite sa chaleur à un cumulus d’eau sanitaire ;
Gaz : un brûleur permet la chauffe instantanée ou par accumulation de l’eau sanitaire ;
Thermodynamie : nous parlons alors de chauffe-eau thermodynamique ; l’air environnant est aspiré par l’appareil qui se charge ensuite de le compresser ; par cette compression, la température de l’air augmente et les calories en sont alors extraites pour être transférée au ballon d’eau sanitaire ; l’air rafraichi est ensuite rejeté et ainsi de suite.

Fonctionnement d’un chauffe-eau : concrètement

Principe de fonctionnement d’un chauffe-eau

Bien que les sources d’énergie puissent varier, le principe de fonctionnement d’un chauffe-eau reste le même.

Une eau froide est réchauffée pour ensuite être stockée ou directement distribuée au point de puisage.

Un chauffe-eau permet de bénéficier d’un appareil spécifique générant instantanément ou par accumulation de l’eau chaude sanitaire.

L’appareil comporte une entrée d’eau froide et une sortie d’eau chaude.

Même si vous avez eu recours à une installation par un professionnel couplée à un contrat d’entretien et de maintenance, comprendre le fonctionnement d’un appareil est toujours utile.

Éléments composant un chauffe-eau

Même si le principe de fonctionnement d’un chauffe-eau varie peu d’un modèle à un autre, il s’avère que les éléments le composant peuvent quant à eux être différents. Nous avons regroupé les éléments principaux constituant chaque type de chauffe :

Type de chauffe-eau		Principaux éléments composant l’appareil
Électrique	À accumulation	Cumulus ou cuve contenant l’eau sanitaire Une résistance électrique (blindée ou stéatite) – À découvrir : Comment fonctionne un chauffe eau électrique à résistance stéatite ? Une anode anti-électrolyse en magnésium ou titane (tout dépendra des modèles, n’est pas obligatoire) Un thermostat – À découvrir : Comment régler le thermostat d’un chauffe-eau électrique ? Un groupe de sécurité Un limitateur de température Un vase d’expansion en option
	Instantané	Une résistance électrique (blindée ou stéatite) comprise dans un corps de chauffe Un régulateur de débit (permet d’assurer la température de sortie de l’eau) Un mini-réservoir selon les modèles (évite le temps de latence lors du tirage d’eau chaude)
Gaz Fonctionnement d’un chauffe-eau au gaz : tout ce qu’il faut savoir	À accumulation	Cumulus ou cuve contenant l’eau sanitaire Un brûleur muni d’un ventilateur Un serpentin transférant la chaleur à la cuve d’eau sanitaire Un thermostat Un groupe de sécurité Un limitateur de température Un vase d’expansion en option
	Instantané	Un brûleur Un corps de chauffe entouré d’un serpentin (où circule l’eau sanitaire) Un régulateur de débit Un mini-réservoir selon les modèles (évite le temps de latence lors du tirage d’eau chaude)
Solaire		Des panneaux solaires Un ballon d’eau sanitaire Un système d’appoint (autre source d’énergie compensant le manque d’ensoleillement) Une sonde de température et Un régulateur Un circulateur Un vase d’expansion en option Des systèmes de vannes et de soupapes Un purgeur d’air Un groupe de sécurité selon le modèle Un limitateur de température
Thermodynamique		Un ballon d’eau sanitaire Une pompe à chaleur Un évaporateur Un ventilateur Un compresseur et un détendeur Un condenseur Un groupe de sécurité Une anode anti-électrolyse en option Un vase d’expansion en option

À quoi servent ces éléments ?

Parce que tous ces éléments cités précédemment n’évoque pas nécessairement leur rôle, mieux vaut en définir certains :

Une cuve aussi nommé ballon d’eau chaude ou bien cumulus : il s’agit d’un réservoir de stockage de l’eau chauffée, composée d’acier émaillé ou d’un revêtement minéral et d’une mousse isolante (afin de conserver la chaleur produite). Cette cuve possède une certaine capacité relative aux besoins du foyer qu’elle équipe. À découvrir : Comment bien choisir la capacité d’un chauffe-eau ? Nos conseils.
Une résistance produit, grâce à l’électricité qui l’alimente, une chaleur qui est transférée au liquide à son contact. Elle peut être immergée dans un ballon (modèle à accumulation) ou bien être au contact de l’eau.
Une anode anti-électrolyse ralentit la corrosion de la paroi intérieure du ballon, liée au stockage et à la circulation de l’eau plus ou moins chaude.
Un thermostat permet de régler la température de l’eau de sortie de votre chauffe-eau.
Un groupe de sécurité permet de réguler la pression intérieure du ballon d’eau sanitaire.
Le limitateur de température permet d’ajouter de l’eau froide à l’eau chaude sortant du chauffe-eau, de manière à limiter sa température et ainsi les risques de brûlures.
Un vase d’expansion est directement connecté au groupe de sécurité et permet de récupérer l’eau normalement perdue tout en endurant une part de la pression supportée par le groupe de sécurité. En cela, il permet de réaliser de véritables économies d’eau tout en préservant l’intégrité du groupe de sécurité.
Un régulateur de débit permet, comme son nom l’indique, de réguler le débit de l’eau et donc la quantité et la pression de l’eau froide entrant dans le chauffe-eau ; il régule ainsi la température de sortie de l’eau au point de puisage tout en protégeant votre appareil de toute surpression.
La sonde de température des chauffe-eaux solaires est positionnée au niveau du ballon d’eau lorsque le capteur est situé à l’extérieur. Lorsque la température de la sonde est supérieure à celle du capteur, à ce moment ce dernier en informe le circulateur afin de lancer ou de couper la circulation du liquide caloporteur.
Une pompe à chaleur est un appareil permettant de capter les calories de l’air extérieur et de les transférer à un système d’air ou hydraulique intérieur. Elle peut être installée à l’intérieur, où elle ne montrera de réelles performances qu’au-delà de 15°C, ou en extérieur où la température minimale pourra être de 5°C pour des performances optimales. Parce qu’elle est soumise aux variations thermiques et saisonnières, elle est le plus souvent couplée avec une autre source d’énergie en cas de production d’eau chaude sanitaire, afin que vos besoins soient toujours couverts.
Un évaporateur est l’élément permettant le transfert de chaleur de l’air capté vers le système à chauffer.
Un compresseur de pompe à chaleur va compresser l’air capté afin d’en augmenter la température. Un fois les calories extraites, le détendeur va détendre l’air avant de l’évacuer.

Quelle est l’importance du groupe de sécurité pour le fonctionnement d’un chauffe eau ?

Le groupe de sécurité est un élément placé au niveau de l’arrivée d’eau dans votre chauffe-eau, comme exposé dans le schéma ci-dessous :

Source : ATLANTIC THERMOR

Il est essentiel à la régulation de la pression de votre chauffe-eau. En effet, la chauffe de l’eau provoque sa dilatation et augmente ainsi la pression à l’intérieur du chauffe-eau. Le groupe de sécurité permet d’évacuer cette surpression et ainsi de préserver votre appareil ainsi que d’assurer votre sécurité. Il devra être bien entretenu afin de préserver son rôle. De plus, il est tout à fait normal qu’il “goutte” : cela est en lien avec l’évacuation de cette fameuse surpression lors de la chauffe. Cependant, si cela devenait davantage une fuite ou que la quantité d’eau évacuée augmentait, un dysfonctionnement ou une usure de votre groupe de sécurité serait à soupçonner. Il est essentiel que cet élément soit vérifié à chaque maintenance et au minimum une fois par an.

Le principe de stratification, qu’est-ce-que c’est ?

Le principe de stratification s’applique aux modèles fonctionnant par accumulation. Plusieurs étapes amènent ce phénomène de stratification :

L’eau froide arrive sous pression et remplit le réservoir au fur et à mesure qu’il se vide ;
L’eau froide rentre par le bas de la cuve et y est chauffée de manière progressive grâce au corps de chauffe dudit chauffe-eau ;
L’eau chaude s’accumule alors en haut du réservoir grâce au principe de stratification mais ne se mélange jamais à l’eau froide qui arrive dans la cuve ; en effet, la chaleur monte par convection naturelle ;
L’eau chaude est ainsi stockée à bonne température en haut de la cuve du chauffe-eau, là où elle est d’ailleurs puisée. C’est ainsi que l’eau chaude est toujours disponible.

Le phénomène de stratification repose donc sur le fait que l’eau, selon la température à laquelle elle est, forme des couches, appelées “strates”, d’où les termes de “principe de stratification”. Ces différentes couches ne se mélangent pas car lorsque l’eau chauffe, sa densité diminue, devient plus légère et reste ainsi en hauteur tandis que l’eau froide, à la densité plus forte, est plus lourde et reste au fond du réservoir. La construction du chauffe-eau permet ainsi de faire usage de ce phénomène naturel afin de bénéficier d’une eau idéalement chaude.

Mise en fonction d’un chauffe-eau

Raccordements nécessaires au fonctionnement d’un chauffe-eau

Comme nous l’avons expliqué plus haut, un chauffe- eau devra posséder une entrée d’eau, pour l’eau froide sanitaire, et une sortie d’eau pour l’eau chauffée.

De plus, des raccordements électriques, au gaz ou bien à des panneaux solaires seront nécessaires afin de permettre son bon fonctionnement. Tout dépendra alors du type de chauffe-eau choisi. Nous vous conseillons alors, même si c’est un installateur professionnel qui effectue la pose de votre appareil, de vérifier avec lui ou via la notice de votre produits, quels sont ces différents raccordements. Cela vous permettra d’assurer leur intégrité au fil du temps et de diagnostiquer plus rapidement un problème lié à leur altération naturelle ou fortuite.

Allumage et réglage d’un chauffe-eau : pourquoi est-ce important ?

L’allumage de votre chauffe-eau est nécessaire lié à son réglage. En effet, la mise en fonction de votre appareil nécessite d’être vigilant quant à la température de sortie de l’eau chaude produite. Et pour cause, une bonne température de chauffe, de stockage et de sortie :

Limitera les risques de développement de la légionellose (se développe entre 25 et 45°C) ; notez qu’une législation exige que toute eau sanitaire soit au minimum chauffée entre 55 et 60°C afin justement d’éviter toute prolifération bactérienne et microbienne ;
Évitera les risques de brûlures ;
Vous permettra d’économiser de l’énergie : inutile de chauffer à plus de 60°C pour avoir une eau bien chaude, d’autant que plus la température de chauffe sera élevée plus vous consommerez pour l’obtenir ; de plus, plus votre eau de sortie est chaude, plus vous y ajouterez de l’eau froide pour lui offrir la température idéale et donc consommerez de l’eau ;
Limitera les dépôts de tartre (ou calcaire) dans votre cumulus et les canalisations d’eau chaude : ces dépôts se forment lorsque l’eau est à plus de 60°C.

Afin de bien allumer et régler votre chauffe-eau, quelque soit sa source d’énergie, découvrez nos articles dédiés :

Quelle est la consommation d’un chauffe-eau ?

La production d’eau chaude sanitaire représentant la deuxième dépense énergétique d’un foyer après le chauffage, mieux vaut bien l’évaluer. La consommation d’un chauffe eau diffère d’un appareil à un autre en fonction de :

Sa capacité : le litrage de votre cumulus, si vous choisissez un modèle à accumulation, dépendra du nombre d’habitants et de points de puisage de votre foyer ;
Sa puissance thermique : de cette puissance découlera la température moyenne de l’eau chaude et le temps de chauffe requis pour l’intégralité de la cuve ;
Son emplacement : afin de limiter les déperditions de chaleur, mieux vaut que la distance entre sortie d’eau chaude sanitaire et points de puisage soit la plus réduite possible ;
Son entretien : la cuve d’un chauffe-eau, parce qu’elle contient de l’eau, est sujette aux dépôts calcaire ; ainsi, un détartrage et un entretien régulier sont à prévoir quel que soit le type de chauffe-eau que vous sélectionnez (l’occasion de vérifier l’intégrité de son groupe de sécurité d’ailleurs).