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www.tetra-sww.be Dimensionnement des systèmes d'ECS
Page 1
Caleffi academy
Dimensionnement des systèmes d'ECS www.tetra-sww.be
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Page 2
Introduction
Évolution de la quote-part de l'ECS dans la
consommation d'énergie totale
Avant
Rapport des besoins énergétiques chauffage <-> eau chaude sanitaire
Aujourd'hui
ECS
CC
ECS
CC
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Page 3
Introduction
Évolution des puissances nécessaires
Chauffage ECS
Habitation classique
Diffé
ren
ce
trop
gra
nd
e
Appareil combiné
Chauffage + ECS
?
Chauffage ECS
pu
issa
nc
e (
kW
)
Habitation basse énergie
Installation de chauffage individuelle
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Page 4
Introduction Évolution des puissances nécessaires
Installation de chauffage collective
30 kW
30 kW
30 kW
30 kW
30 kW
30 kW
30 kW
30 kW
Puissance totale installée
P = 8 * 30 = 240 kW
5 kW
5 kW
5 kW
5 kW
5 kW
5 kW
5 kW
5 kW
Puissance nécessaire pour le CC :
P = 8 * 5 = 40 kW
Puissance nécessaire pour
l'ECS ?
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Page 5
Sélection et dimensionnement
Production et distribution
Distribution
arborescence éventail circulation
Sélection
Production d'eau chaude sanitaire
Production d'eau chaude sanitaire
Production d'eau chaude sanitaire
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Page 6
Sélection et dimensionnement
Production et distribution
Distribution
arborescence éventail circulation
diamètres des tuyaux
Débit de circulation
Sélection
Dimensionnement
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Page 7
Sélection et dimensionnement
Production et distribution
Production Distribution
arborescence éventail circulation
diamètres des tuyaux
Débit de circulation
Sélection
Dimensionnement
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Page 8
Sélection et dimensionnement
Production et distribution
Production Distribution
arborescence éventail circulation
diamètres des tuyaux
Débit de circulation
gaz Électr. Géo/air/
eau/soleil/...
Chauffe-eau instantané réserve
Sélection
Dimensionnement
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Page 9
Sélection et dimensionnement
Production et distribution
Production Distribution
arborescence éventail circulation
diamètres des tuyaux
Débit de circulation
gaz Électr. Géo/air/
eau/soleil/...
Chauffe-eau instantané réserve
puissance Volume de stockage
Sélection
Dimen-sionnement
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Page 10
Sélection et dimensionnement
Production et distribution
Production Distribution
arborescence éventail circulation
diamètres des tuyaux
Débit de circulation
gaz Électr. Géo/air/
eau/soleil/...
Chauffe-eau instantané réserve
puissance Volume de stockage
Énergie
Confort (délai, débit, continuité)
Sélection
Paramètres
Dimen-sionnement
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Page 11
Sélection et dimensionnement
Production et distribution
Production Distribution
arborescence éventail circulation
diamètres des tuyaux
Débit de circulation
gaz Électr. Géo/air/
eau/soleil/...
Chauffe-eau instantané réserve
puissance Volume de stockage
Énergie
Sélection
Paramètres
Débits de crête (puissances) Dimen-
sionnement
Confort (délai, débit, continuité)
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Page 12
Sélection et dimensionnement
Production et distribution
Production Distribution
arborescence éventail circulation
diamètres des tuyaux
Débit de circulation
gaz Électr. Géo/air/
eau/soleil/...
Chauffe-eau instantané réserve
puissance Volume de stockage
Énergie
Sélection
Paramètres
Profils de soutirage
Dimen-sionnement
Confort (délai, débit, continuité)
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Page 13
Importance d'un bon dimensionnement
Conséquences d'un mauvais
dimensionnement
Production et distribution
Sur-dimensionnement Sous-dimensionnement
Distribution
Perte de confort
Délai plus long (également perte d'eau
supplémentaire)
Risque de débit insuffisant
Perte d'énergie
La déperdition de chaleur via les tuyaux augmente
/
Production
Perte de confort
Seuil de soutirage plus élevé (chauffe-eau
instantané)
Possible à température ou débit insuffisant(e)
Perte d'énergie
Perte de chaleur plus élevée et/ou
Augmentation du nombre de start-stops
/
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Page 14
Différences en termes de normes
◘ Comparaison des normes
Débit de crête
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Dimensionnement
Définition des profils de soutirage et des débits de crête
mesures simulations
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Page 16
TEF Tretour
Mesures – Approche
Installation d'ECS collective
Datalogger
Demande d'ECS
mesurée =
énergie utile
+ pertes de soutirage
Tdépart
𝑽 ecs
𝑽 ef
𝑽 circ. compteur d'eau
𝑽 ecs
T ec
Tem
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Page 17
demande d'ECS logement
Mesures
débit de crête
Débit = 0 L/min
Installation d'ECS collective 11 appartements
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Demande d'ECS immeuble à appartements
Mesures
V
Installation d'ECS collective 113 appartements
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Page 19
Simulations
◘ Simulation de profils de soutirage d'ECS réalistes à
une tecs de 60° C en fonction de
Taille du bâtiment (nombre d'appartements)
Taille du ménage (nombre de personnes
(chambres?)/appartement)
Points de soutirage présents
▪ Présence et type de pommeau de douche (douche économique,
douche classique, douche de pluie)
▪ Présence d'une baignoire
▪ Autres points de soutirage
Profils de soutirage réalistes
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Mesures et simulations
◘ Profils de soutirage d'ECS réalistes à une tecs de 60° C
Output
Installation d'ECS collective (11 appartements)
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Différences en termes de normes
◘ Comparaison des normes
Débit de crête ou débit de probabilité
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Page 22
Profils de soutirage
◘ Profil de soutirage par opposition au profil de soutirage cumulatif
(jour)
Modes de représentation
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
0
100
200
300
400
500
600
700
0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00
Dé
bit
EC
S (L
/min
)
Co
nso
mm
atio
n c
um
ula
tive
(L)
Temps (hh:mm)
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Page 23
Profils de soutirage
◘ Débit immédiat (L/min) à 60° C Au niveau du point de soutirage
Au niveau de la canalisation collective, du logement, de l'immeuble...
◘ Volume journalier (L/jour) à 60° C
◘ Évolution de la demande d'ECS dans le temps (Profil de
soutirage)
Au niveau du logement – collectif
Répartition des points de soutirage
Lien avec le dimensionnement
Dimensionnement du tuyau de soutirage Dimensionnement d'un chauffe-eau instantané
Dimensionnement d'un chauffe-eau à accumulation
Dimensionnement de la production : semi-accumulation
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Profils de soutirage
Interprétation
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Profils de soutirage
Courbe cumulative : volume maximal
Interprétation
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 21.600 43.200 64.800 86.400
Co
nso
mm
atio
n c
um
ula
tive
d'E
CS
à 6
0°
C
(L)
Durée (intervalle de mesure) (s)
6
h
12
h
18
h
24
h
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Profils de soutirage
Courbe cumulative : définition de la courbe VP
Lien avec le dimensionnement
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 21.600 43.200 64.800 86.400
Co
nso
mm
atio
n c
um
ula
tive
d'E
CS
à 6
0°
C
(L)
Durée (intervalle de mesure) (s)
6
h
12
h
18
h
24
h
Coefficient de direction Débit (L/s)
)TT.(c..VP KWSWWwaterQ
Volume du boiler (900 L)
Rico = débit nécessaire Remplissage du boiler en 24 h
6 h
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Profils de soutirage
Courbe cumulative : définition de la courbe VP
Lien avec le dimensionnement
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 21.600 43.200 64.800 86.400
Co
nso
mm
atio
n c
um
ula
tive
d'E
CS
à 6
0°
C
(L)
Durée (intervalle de mesure) (s)
6
h
12
h
18
h
24
h
Coefficient de direction Débit (L/s)
P = 3,4 kW
)TT.(c..VP KWSWWwaterQ
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Profils de soutirage
Courbe cumulative : définition de la courbe VP
Lien avec le dimensionnement
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 21.600 43.200 64.800 86.400
Co
nso
mm
atio
n c
um
ula
tive
d'E
CS
à 6
0°
C
(L)
Durée (intervalle de mesure) (s)
Consommation (L) >
Production (L)
6
h
12
h
18
h
24
h
250 L
P = 3,4 kW
Écart maximal =
Volume tampon nécessaire
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Profils de soutirage
Courbe cumulative : définition de la courbe VP
Lien avec le dimensionnement
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 21.600 43.200 64.800 86.400
Co
nso
mm
atio
n c
um
ula
tive
d'E
CS
à 6
0°
C
(L)
Durée (intervalle de mesure) (s)
6
h
12
h
18
h
24
h
)TT.(c..VP KWSWWwaterQ
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Page 30
Production
◘ Courbe VP
Directives de dimensionnement Collectif
Figure obsolète - Simulation - adapter DIN 4753 et
ISSO 55
130
litres
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Page 31
Dimensionnement production d'ECS
◘ Établissement des courbes VP pour différents
immeubles sur la base des résultats des mesures et des
simulations
◘ Paramètres influençant la courbe VP
Taille du bâtiment
▪ nombre d'appartements
▪ Nombre de personnes par appartement (chambres à coucher)
Présence d'une baignoire
Douche économique <-> Douche standard <-> Douche de pluie
Paramètres pour établir une courbe VP
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Page 32
Dimensionnement production d'ECS
Paramètres pour établir une courbe VP
- 3 personnes par appart
- 1 douche économique - 3 autres points de
soutirage
◘ Influence de la taille du bâtiment sur la courbe VP
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Page 33
Dimensionnement production d'ECS
◘ Influence du type de pommeau de douche sur la courbe VP
Paramètres pour établir une courbe VP
100 appartements
- 3 personnes par appart - 1 douche économique - 3 autres points de
soutirage
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Dimensionnement production d'ECS
◘ Influence de la présence d'une baignoire sur la courbe VP
Paramètres pour établir une courbe VP
- 3 personnes par appart - 1 douche économique - 3 autres points de soutirage
100 appartements
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Page 35
Dimensionnement production d'ECS
◘ Influence des paramètres sur la courbe VP
Taille du bâtiment
▪ nombre d'appartements
▪ Nombre de personnes par appartement (chambres à coucher)
Présence d'une baignoire
Douche économique <-> Douche standard <->Douche de
pluie
Immeubles composés
Paramètres pour établir une courbe VP
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Page 36
Dimensionnement de la production
◘ « Contenu énergétique relatif »
Température moyenne de l'eau froide = 10° C
Contenu énergétique « relatif » du ballon d'ECS
𝑄 =𝑐∗𝑚∗ 𝑇
3600
Exemple : boiler de 200 litres ; quel est le contenu énergétique
relatif ?
𝑄 =4,19 ∗ 200 ∗ (60 − 10)
3600= 11,6 𝑘𝑊ℎ
11,6 kWh
Avec: - Q = énergie-contenu [kWh] - c = 4,19 [kJ/kgK] - m = contenu boiler [kg] ou [litre] DT = Tsww – tkw = Tsww - 10 - 3600 [kJ/kWh]
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Page 37
Dimensionnement de la production
◘ facteur de conversion
Supposons que Tboiler = x °C au lieu de 60 °C, dans ce cas le
contenu nécessaire du ballon d'ECS :
𝑄 =𝑐∗𝑚𝑥∗(𝑥−10)
3600 =
𝑐∗𝑚60∗(60−10)
3600
𝑚𝑥 = 𝑚
60∗(60−10)
(𝑥−10)
Exemple : dimensionnement ballon d'ECS de 200 litres à
60° C ;
quelle taille doit avoir le ballon d'ECS si t = 70° C ?
𝑚70 = 𝑚
60∗(60−10)
(70−10)=
200∗50
60 = 167 litres
Influence de la température de l'ECS sur le volume du boiler
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Page 38
Dimensionnement de la production
◘ Théorie : boiler parfaitement stratifié
Stratification du ballon d'ECS
ECS
EF
ECS
EF
ECS
EF
ECS
EF
60° C 60° C
10° C
60° C
10° C
60° C
10° C
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Page 39
Dimensionnement de la production
◘ Pratique : Mélange d'eau chaude et d'eau froide
Stratification du ballon d'ECS
ECS
EF
ECS
EF
ECS
EF
ECS
EF
60° C
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Page 40
Dimensionnement de la production
◘ Pratique : Mélange d'eau chaude et d'eau froide
Boiler vertical <-> boiler horizontal
Stratification du ballon d'ECS
ECS
EF
ECS
EF
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Page 41
Dimensionnement de la production
◘ Pratique : Mélange d'eau chaude et d'eau froide
Serpentin interne <-> échangeur de chaleur externe
Stratification du ballon d'ECS
ECS
EF
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Page 42
Dimensionnement de la production
Démonstration outil de dimensionnement
Outil de dimensionnement ballons de stockage