Fonctionnement d'un chauffe eau : explications et schémas
Le fonctionnement d'un chauffe-eau est simple : par contact, une résistance électrique située dans le ballon d’eau chaude réchauffe l’eau qui l’entoure. Regardons ensemble en détail le fonctionnement d’un chauffe-eau.
| Comment fonctionne un chauffe-eau ? |
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| Comment savoir si mon chauffe-eau fonctionne ? |
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👷♂️ Comment fonctionne un chauffe-eau ?
Le fonctionnement d’un chauffe-eau est simple : utiliser une source de chaleur pour chauffer un réservoir d’eau. Il existe plusieurs technologies (solaire, gaz, électrique, thermodynamique) mais le fonctionnement d’un chauffe-eau est toujours le même : chauffer l’eau et la mettre à disposition à tout moment.
Un ballon d’eau chaude ne fonctionne pas 24h/24. Il fonctionne généralement la nuit, lorsque l’électricité est moins chère. L’eau est ensuite maintenue au chaud, grâce à une couche de mousse isolante qui entoure la cuve, à la façon d’une gourde isotherme. L’eau chaude utilisée pour une douche, la vaisselle ou se laver les mains est remplacée automatiquement par de l’eau froide qui sera à son tour chauffée au moment de l’activation de la source de chaleur.
Les deux grands types de fonctionnement de chauffe-eau
- Fonctionnement d’un chauffe-eau instantané : l’eau est chauffée à la demande, dès l’ouverture du robinet. Pas de cuve de stockage, l’appareil chauffe l’eau en direct, via un brûleur ou une résistance.
- Fonctionnement d’un chauffe-eau à accumulation : l’eau est chauffée à l’avance, puis stockée dans un réservoir (cuve ou ballon). Elle reste chaude grâce à une enveloppe isolante, prête à l’usage.
Les énergies avec lesquelles un ballon d'eau chaude fonctionne
- De l’électricité : Une résistance électrique chauffe l’eau par contact direct.
- Du gaz : L’eau est chauffée grâce à la combustion d’un gaz à l’aide d’un brûleur.
- Des énergies renouvelables (ex : solaire). Les panneaux solaires captent l'énergie du soleil grâce à des capteurs pour chauffer un fluide caloporteur. Ce fluide migre ensuite jusqu'au ballon d'eau chaude et passe dans un échangeur thermique pour chauffer l'eau présente dans la cuve.
Le choix de l’énergie influence le rendement, le coût d’utilisation et la complexité de l’installation ! Découvrez tout ce qu’il faut savoir pour faire votre choix :
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Le ballon d’eau chaude fonctionne sur le principe du circuit d’eau fermé
Le fonctionnement d'un ballon d'eau chaude repose sur un circuit d’eau froide qui entre dans l’appareil. Une fois chauffée, l’eau est stockée (dans le cas d’un modèle à accumulation) ou envoyée directement vers les points d’eau.
🔎 Quelle est la différence entre un chauffe-eau, un ballon d'eau chaude et un cumulus ?
Les trois termes sont souvent confondus, mais ils ne veulent pas exactement dire la même chose: :
| Terme | Définition |
|---|---|
| Chauffe-eau | Terme générique. Appareil servant à produire de l’eau chaude sanitaire. |
| Ballon d’eau chaude | Le sens est double : 1) Réservoir qui stocke l’eau chaude. C’est la même chose qu’un chauffe-eau à accumulation. 2) Ballon relié à un système de chauffage (chaudière ou pompe à chaleur) permettant de stocker l'eau chaude fourni par le système. |
| Cumulus | Officiellement il s’agit d’une marque du fabricant de chauffe-eaux Atlantic. En pratique, c’est un synonyme du chauffe-eau électrique à accumulation. |
💡 En résumé : tous les cumulus sont des chauffe-eaux, mais tous les chauffe-eaux ne sont pas des cumulus !
⚡ Fonctionnement d'un chauffe-eau électrique
Le fonctionnement d'un chauffe-eau électrique est le suivant : une résistance électrique s'allume et chauffe l'eau de la cuve. La température de l'eau est alors contrôlée à l'aide d'un thermostat !
- L'eau froide entre dans le ballon par le bas de la cuve.
- Le résistance électrique chauffe cette eau.
- L'eau une fois chaude remonte dans le réservoir : c'est le principe de la stratification (l'eau froide et l'eau chaude ne se mélangent pas).
- L'eau chaude s'accumule et reste à température grâce à l'isolation des parois de la cuve.
- Le réservoir se vide au fur et à mesure de l'utilisation.
- Le remplissage s'effectue ensuite selon les heures programmées (souvent en heures creuses) : comptez environ 8 heures pour avoir à nouveau de l'eau chaude.
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🤷♂️ De quoi est composé l'intérieur d'un ballon d'eau chaude ?
Le fonctionnement d’un ballon d’eau chaude est possible grâce à quelques pièces maîtresses. Voici les composants essentiels qui permettent au ballon d’eau chaude de fonctionner :
La cuve
C’est le réservoir qui contient l’eau. Elle peut stocker entre 50 et 300 litres selon les modèles. Elle est en acier émaillé ou inoxydable, recouverte d’une isolation thermique pour éviter les pertes de chaleur. À l’intérieur, l’eau est chauffée et conservée à température souhaitée (souvent 40 degrés).
La résistance
C’est elle qui chauffe l’eau. Il existe deux types :
- Résistance blindée (ou thermoplongée) :elle est directement en contact avec l’eau et par conséquent plus victime du tartre !
- Résistance stéatite :Insérée dans un fourreau, elle est moins sujette à l’entartrage car elle n’est plus en contact direct avec l’eau. Ce n’est pas tout ! La surface d’échange de chaleur du fourreau est 2 fois plus grande que celle d’une résistance blindée. La température à laquelle la résistance doit monter est moins élevée (85 degrés vs 125 degrés)..pratique lorsqu’on sait que le tartre se forme plus facilement quand la température est plus élevée.
Le thermostat
Il mesure la température de l’eau dans la cuve. Il déclenche la résistance si l’eau est trop froide et l’arrête une fois la température atteinte (généralement autour de 40 °C).
L’anode
Il en existe 3 types :
- L’anode en magnésium :Il s’agit d’une tige en magnésium placée directement dans la cuve. Dans l’eau, un courant électrique se crée naturellement entre l’acier de la cuve et le magnésium de l’anode. Sous l’effet de ce courant, l’anode se désintègre et vient protéger la cuve en se déposant sur la paroi. Sans elle, la cuve rouille et le fonctionnement du chauffe-eau est altéré. Cette pièce se remplace tous les 3 à 5 ans.
- L’anode en titane :Elle est inusable et assure un fonctionnement du chauffe-eau sur le très long terme. Cette anode est reliée à un générateur électrique qui charge électriquement l’eau de la cuve (à très faible tension, aucun risque). Ce courant précipite des minéraux naturellement présents dans l’eau (magnésium et calcium) sur les parois de la cuve. Le désavantage est qu’il faut une eau concentrée en magnésium et calcium pour que cela fonctionne correctement.
- L’anode hybride :Une anode en titane recouverte de magnésium dégage un courant qui précipite et maintient le magnésium sur la paroi de la cuve. Dans ce cas, le fonctionnement du chauffe-eau n’est plus mis en péril par la corrosion quel que soit le type d’eau.
Le groupe de sécurité
Il empêche la surpression dans la cuve en laissant échapper un peu d’eau lorsque celle-ci chauffe. Il sert aussi de clapet anti-retour pour éviter que l’eau chaude ne remonte dans les canalisations d’eau froide.
Le fourreau
C’est un tube étanche intégré à la cuve. Il contient la résistance stéatite et parfois la sonde du thermostat. Il permet de remplacer ces éléments sans vidanger toute la cuve.
Le joint de résistance
Ce petit élément en caoutchouc assure l’étanchéité entre la cuve et la platine de résistance. En cas d’usure, des fuites peuvent apparaître.
🤔Bon à savoir !
En cas de panne, les pièces les plus souvent en cause sont : la résistance, le thermostat, l’anode, le groupe de sécurité ou le joint de résistance.
❓ Comment savoir si mon chauffe-eau fonctionne ?
Votre chauffe-eau ne fonctionne plus ? Une panne de chauffe-eau peut avoir plusieurs causes. Avant de démonter votre ballon d'eau chaude ou d'appeler un professionnel :
- Vérifiez l'alimentation électrique pour savoir si le courant n'a pas sauté
- Vérifiez la position sur le connecteur du chauffe-eau (le disjoncteur associé au chauffe-eau sur le tableau électrique) : la position 0 indique que le chauffe-eau est éteint. Si c'est le cas, il vous suffit de remettre la position AUTO
- Enclenchez la marche forcée du chauffe-eau (connecteur en position 1) : il est possible que vous ayez utilisé toute l'eau chaude disponible
🔧 Fonctionnement ballon eau-chaude : les problèmes récurrents ?
Voici une liste de pannes de chauffe-eau les plus courantes et la marche à suivre.
| Panne d'origine électrique |
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| La résistance est défectueuse (le brûleur pour un chauffe-eau au gaz) |
⚠️ Pour contrôler l'état de la résistance, il est nécessaire de démonter votre ballon d'eau chaude |
| L’entartrage | En cas de tartre important, le fonctionnement de votre chauffe-eau est altéré. Procédez au détartrage de votre chauffe-eau et des pièces (thermostat, brûleur, etc.) |
| La corrosion |
⚠️ Pour changer une anode en magnésium, il est obligatoire de démonter le chauffe-eau. |
Conseil : Si malgré vos différents contrôles, votre chauffe-eau ne fonctionne toujours pas, nous vous conseillons de faire appel à un professionnel. Il sera à même de détecter la panne et de vous orienter vers la solution la mieux appropriée.
❓ FAQ : autres informations sur le fonctionnement d'un chauffe-eau
💧 Comment fonctionne le contacteur d'un chauffe-eau ?
Le contacteur d'un chauffe-eau fonctionne grâce à un interrupteur électrique doté de 3 positions :
- Position I : c'est la marche forcée du chauffe-eau. Ici, le contacteur rétablit l'alimentation électrique pour chauffer l'eau et se coupe dès que la température souhaitée est atteinte
- Position AUTO : c'est le mode automatique, le contacteur est programmé pour activer l'alimentation électrique aux heures souhaitées (heures creuses)
- Position O : le contacteur est éteint et arrête le fonctionnement de votre chauffe-eau. Cette fonction est utile lorsque vous partez en vacances par exemple !
💡 Il existe des modèles de contacteur avec horloge. Il s'agit d'une fonction supplémentaire permettant de régler la mise en route du chauffe-eau à des heures très spécifiques de la journée.
⏲️ Comment fonctionne un chauffe-eau en heures creuses ?
Pour fonctionner en heures creuses, votre chauffe-eau a besoin d'être équipé d'un contacteur. Il suffit ensuite de souscrire un contrat comprenant des heures creuses avec un fournisseur d'énergie et d'enclencher le contacteur en mode AUTO.
Votre chauffe-eau s'active automatiquement et seulement pendant les heures creuses automatiquement !
🫗 Comment se remplit un ballon d'eau chaude ?
Un tuyau d'arrivée d'eau froide remplit le ballon d'eau par le bas de la cuve. L'eau froide pousse l'eau chaude vers le haut du ballon afin qu'elle soit disponible pour tirage.
Le processus de remplissage est donc continu et automatique : à chaque utilisation, le ballon se remplit à nouveau !
🕐 Est-ce qu’un chauffe-eau chauffe tout le temps ?
Non, un chauffe-eau ne fonctionne pas tout le temps. Il fonctionne par cycles. Lorsque la température du ballon est en dessous de celle attendue, il s'allume. Lorsque la température est atteinte, il passe en mode veille.