SANITAIRE
Install Magazine 971 – septembre 2020
Installations d’ECS : problématique de la légionellose et dimensionnement
Projets d’étude récents du CSTC
Le CSTC a ces dernières années effectué pas mal d’études relatives à une bonne conception et gestion des installations d’ECS. Dans un premier projet, il s’est attardé à examiner comment on pouvait empêcher la croissance de la légionnelle d’une manière économique. Et ce grâce à un dispositif de test grandeur nature. Une deuxième initiative consista à déterminer la méthode de dimensionnement la plus adaptée pour les installations d’ECS en Belgique. On a dans ce but monté une campagne de mesures à grande échelle. Le responsable de laboratoire Bart Bleys a expliqué certains points lors d’un webinaire qui a été organisé par l’Atic, l’association des professionnels HVAC.
Économies d’énergie et lutte contre la légionellose
La méthode la plus sûre pour éviter la légionnelle dans les installations d’ECS est bien connue : il faut faire en sorte que la température atteigne au moins 60°C. Mais cette méthode n’est assurément pas économique, surtout lorsque l’on pense que l’eau chaude sanitaire constitue une part de plus en plus importante de la consommation énergétique totale d’une habitation. C’est pourquoi le CSTC s’est mis en quête d’une méthode qui offre suffisamment de sécurité, mais qui consommerait moins d’énergie. Cela s’est passé dans le cadre du parcours VIS Instal 2020. L’idée consistait à faire fonctionner une installation à une température de confort de 45°C, et à garantir la qualité bactériologique à l’aide de chocs thermiques réguliers. La qualité de l’eau restant toujours plus importante qu’un éventuel gain énergétique.
Le type de régime de chocs thermiques à privilégier a été étudié à l’aide d’un dispositif pratique, se composant d’un chauffe-eau, d’une conduite de circulation, d’un point de puisage cuisine et d’une douche. L’installation a été contaminée à la légionnelle, et ensuite diverses méthodes ont été testées afin de maintenir la concentration en bactéries sous les 1.000 KVE/l. Après diverses tentatives, on est arrivé à la conclusion qu’un choc thermique hebdomadaire à 65°C pendant 24h, en combinaison avec une température standard de 45°C, était suffisant pour maintenir la croissance bactérienne sous contrôle. Une condition importante devait toutefois être remplie : laisser couler de l’eau durant au moins 150 secondes pendant le choc thermique. Sans puisage d’eau, l’effet d’un choc thermique est insuffisant, même si on élève la température à 70°C. L’importance d’un écoulement régulier ressort aussi des mesures de concentrations au robinet de douche et au robinet de cuisine. Le robinet de cuisine affiche des cycles de puisage typiquement plus courts (30 secondes ou moins), et la contamination à la légionnelle est ici également la plus tenace.
Nous devons ici toutefois noter que ces résultats ont été obtenus à l’aide d’un banc de test relativement simple, sans bras morts, dont tous les points de puisage sont régulièrement utilisés. Une étude complémentaire est nécessaire pour déterminer les facteurs de sécurité qui offrent une sécurité suffisante dans des installations plus complexes.
Points d’attention pour l’installation
Il y a ensuite encore quelques points d’attention pour le reste de l’installation. Il est préférable d’éviter les bras morts et autres sources de stagnation, dans lesquels pourraient se nicher la légionnelle et ainsi à nouveau coloniser le reste de l’installation. Il est aussi important que l’ensemble du chauffe-eau soit porté à température. Des mesures réalisées, il ressort que la partie inférieure du chauffe-eau constitue une zone à risque. La température de consigne n’y est pas toujours atteinte. On y trouve par ailleurs également souvent de la boue ou d’autres dépôts, qui peuvent former un terreau pour les bactéries. Afin d’atteindre également une température suffisante dans cette zone, une boucle de déstratification avec une pompe semble nécessaire.
Vase d’expansion ou non ?
Dans un dispositif de test, le vase d’expansion sanitaire est placé sur l’alimentation en eau froide. Un développement de la légionnelle semble s’être produit dans le vase d’expansion. Cet élément a finalement dû être ôté afin d’éviter toute recontamination systématique. Si on installe un tel vase, il convient de le monter sur la conduite d’eau chaude. L’écoulement à travers celui-ci doit en outre être total. Il faut toutefois peser le pour et le contre entre l’utilité d’un vase d’expansion sanitaire et le risque de prolifération de la légionnelle. Dans les pays germaniques, on le laisse souvent tomber. En Belgique, le placement d’un vase d’expansion n’est pas non plus obligatoire ; un groupe de sécurité suffit.
Dimensionnement des installations d’ECS
Un deuxième point d’attention du CSTC concerne le dimensionnement des installations d’ECS. Comme on l’a dit, l’importance de la production d’ECS croît dans la consommation totale d’énergie d’une habitation, au fur et à mesure que les besoins en chauffage diminuent. Si on désire limiter la consommation d’énergie, il convient avant tout de disposer d’une installation correctement dimensionnée. La norme actuelle NBN EN 806-3 entraîne des installations surdimensionnées, surtout dans les grands bâtiments. Afin de contrôler la quantité d’énergie réellement consommée pour réchauffer l’eau, le CSTC a mis sur pied une campagne de mesures, dans dix maisons unifamiliales et une bonne trentaine d’immeubles à appartements. Les immeubles à appartements comptaient de 7 à 380 appartements. Les mesures ont duré au moins de 1,5 à 2 mois, et parfois beaucoup plus longtemps dans le cas des maisons unifamiliales. On y a à chaque fois mesuré le débit d’ECS, en combinaison avec la température de l’eau froide entrante et la température retour de l’eau chaude. En cas de présence d’une conduite de circulation, on a également mesuré le débit de circulation et la température de retour.
Si on compare les données mesurées avec les différentes normes, il ressort que les débits de crête suivant la norme allemande DIN 1988-300 correspondent le mieux aux mesures. Autre constatation : il y a des variations saisonnières dans la consommation énergétique pour l’ECS, principalement en fonction de la température de l’eau froide. Février est donc le mois avec la consommation énergétique la plus élevée pour l’ECS. Pour l’évaluation des besoins, le CSTC a donc pris février comme référence : si les besoins pour ce mois sont couverts, on est dans le bon pour le reste de l’année.
Des divers profils de puisage, on peut dès lors déduire une courbe cumulative. Cette courbe restitue à chaque fois le débit de crête de tous les profils en fonction du temps. Il s’agit du pire des cas, et donc d’une bonne mesure pour dimensionner une installation. Si on compare la courbe cumulative à la capacité de production d’un appareil d’ECS, on reçoit alors une indication de la quantité de stockage qui sera nécessaire.
La courbe PV constitue un autre instrument de dimensionnement. Cette dernière confronte la puissance de production pour un débit de confort au volume de stockage. On a ainsi une vision de la quantité de stockage nécessaire dans le cas d’une puissance de production minimale, à tous les stades.
Les normes actuelles sont insuffisantes
En Belgique, il n’existe pas en ce moment de normes récentes pour le dimensionnement qui correspondent à la réalité. La NBN EN 806-3 conduit, comme on l’a dit, à un surdimensionnement des installations de distribution et de la production directe d’ECS. Une alternative est la norme pour le dimensionnement des installations de chauffage, la NBN EN 12381-3, qui comprend également une partie pour l’ECS. On travaille à une annexe nationale relative à l’application concrète. La norme utilise un profil de consommation standard qui ne correspond pas au profil d’utilisation réel. Jusqu’à ce que cette annexe soit élaborée, le CSTC conseille de se baser de préférence sur les documents allemands, qu’il s’agisse de DIN 1988-300 pour les systèmes instantanés ou de DIN 4708-2 pour les systèmes à accumulation.
Par Alex Baumans
Figures: CSTC via Atic
