Accumulateur gaz : une alternative haut rendement pour l’ECS en tertiaire

Par Olivier BROGGI - Responsable efficacité énergétique Tertiaire – Cegibat

Le préparateur « accumulateur gaz » est un préparateur indépendant d’ECS collective robuste et éprouvé. Certains d’entre eux peuvent même assurer les besoins de chauffage. L’offre, différenciée notamment par le système d’évacuation des gaz brûlés (tirage naturel ou ventouse), le type de brûleur (à air soufflé une allure ou modulant à prémélange air-gaz) et le rendement (condensation au-delà de 98 % sur PCI), couvre une large gamme de puissances et de capacités.

Quatre fabricants référents font le point sur cette technologie.

L’accumulateur gaz (aussi nommé hydroaccumulateur gaz ou producteur d’ECS) est un préparateur d’ECS à accumulation dont le réservoir est équipé d’un brûleur gaz, généralement situé en fond de cuve. Ce produit destiné à des applications tertiaires, utilisé également dans l’industrie ou le résidentiel collectif, constitue une alternative aux solutions de production d’ECS plus classiques, qu’elles soient accumulées (chaudière + préparateur sanitaire) ou instantanées (préparateur d’ECS instantané ou production instantanée par échangeur).

Les accumulateurs gaz peuvent être raccordés à un conduit d’évacuation des fumées par tirage naturel. On trouve également des modèles à circuit de combustion étanche à ventouse. L’intérêt de la ventouse est notamment d’équiper des commerces artisanaux (laveries ou pressings, par exemple) en rez-de-chaussée d’immeubles qui ne disposent pas d’un conduit de fumée. À noter qu’au-delà d’une puissance maximale de 250 kW, la sortie en ventouse horizontale n’est pas autorisée.

Tous les fabricants d’accumulateurs ECS commercialisent des préparateurs à condensation. Ils doivent atteindre un rendement sur PCI d’au moins 98 %, mesuré selon la norme d’essai EN 89 (ex. : A.O. Smith avec ses gammes BFC, Innovo et Twister, ACV avec le WaterMaster, Charot et sa gamme +Eco Gaz). À signaler également, la gamme Max’O Gaz de Charot, tout acier inoxydable (cuve, corps de chauffe et tube de fumée circulaire 316 l), qui atteint de très hauts rendements.

Collard et Trolart, qui fut le premier à commercialiser un produit à condensation, offre des rendements compris entre 99 et 108,5 % selon la norme EN 89, avec des plages de puissances allant de 70 à 120 kW. « Dans nos appareils, les fumées circulent dans un serpentin de haut en bas, tandis que l’ECS est réchauffée de bas en haut : l’échange est réalisé à contre-courant. C’est l’eau froide qui refroidit les fumées en toute fin de parcours, explique Philippe Nocturne, directeur recherche et développement de Collard et Trolart.

Il faut donc veiller à ce que le retour d’eau dans le ballon soit à une température la plus basse possible et être vigilant au bouclage. Pour optimiser celui-ci, tous nos produits sont équipés d’une tubulure spéciale pour le retour de la boucle d’eau chaude, à mi-hauteur de la cuve. L’arrivée d’eau froide est quant à elle placée en partie basse. »

Certains fabricants proposent aussi des modèles haut rendement. Ceux-ci affichent des rendements moyens de 91 % en ventouse et de 85 % avec un brûleur atmosphérique. Chez Charot, on peut citer la gamme Master Gaz, de 34 à 150 kW pour une capacité de 1 500 à 6 000 litres, dont le rendement sur PCI varie de 90 à 93 % selon l’EN 89.

Les industriels utilisent des brûleurs à air soufflé (prémélange de l’air et du gaz), monovitesse ou modulants (Collard et Trolart, par exemple, sur l’ensemble de ses produits depuis deux ans). Ces derniers optimisent le rendement en ajustant le ratio air/gaz sur toute la plage de fonctionnement, tout en limitant l’excès d’air (généralement plus faible qu’avec un brûleur à induction d’air atmosphérique). Le positionnement du brûleur est également important. Placé en partie haute, comme pour le BFC d’A.O. Smith, il limite les pertes de rendement en présence de tartre en fond de cuve.

Une autre différence tient au ratio puissance/volume. Certains modèles, parfois qualifiés de semi-instantanés, possèdent une puissance élevée au regard de la capacité de stockage : c’est par exemple le cas de la gamme Max’O Gaz de Charot, dont le plus petit modèle a une puissance utile de 45 kW pour une capacité totale de 390 litres.
Autre illustration : Collard et Trolart dont la gamme s’échelonne de 40 kW (315 litres) à 300 kW (930 litres). A contrario, la gamme +Eco Gaz est qualifiée de semi-accumulée ; le modèle de 34 kW possède une bien plus grande capacité de stockage (3 000 litres).

La plage de puissances et les capacités diffèrent là encore selon les marques. L’une des spécificités de Charot est ainsi de fabriquer des ballons de grand volume. « L’intérêt d’un ballon de gros volume est d’éviter l’ajout d’un ballon tampon supplémentaire, comme c’est parfois le cas pour augmenter le volume d’eau stockée », explique Guillaume Lussiez, responsable marketing de Charot.
La mise en place d’un ballon tampon réduit légèrement le rendement global de l’installation ; en revanche, elle complique la mise en œuvre et l’exploitation en introduisant une problématique de gestion de la température du ballon additionnel. D’un autre côté, l’encombrement des accumulateurs de grande capacité, pas toujours compatible avec les accès et les dimensions de la chaufferie, peut freiner le choix de ce type d’équipement. D’autres fabricants, tel A.O. Smith avec la nouvelle gamme Innovo, privilégient des modèles de plus petites capacités et puissance. C’est aussi le cas d’ACV dont l’offre condensation s’échelonne de 25 à 120 kW (avec une extension à 200 kW prévue d’ici la mi-2018).

→ S’il s’adapte à l’industrie et au résidentiel collectif, l’accumulateur gaz est particulièrement prescrit pour le secteur tertiaire : écoles, complexes sportifs, campings, hôtellerie, restaurants, cantines, cliniques, maisons de retraite, EHPAD, etc. Après une progression soutenue pour le remplacement de solutions indirectes chaudière + préparateur indépendant, les ventes sont désormais stables et représentent quelques milliers d’unités par an.

→ L’hôtellerie de plein-air représente le secteur le plus porteur, notamment en remplacement de solutions de production d’ECS instantanée. Elle constitue avec les gymnases les deux marchés cibles pour les fabricants : l’accumulateur gaz y est en parfaite adéquation avec les besoins thermiques.

→ Les modèles à condensation apportent une performance élevée, supérieure à un système indirect, pour un prix sensiblement équivalent. Ils sont plus simples et rapides à installer et répondent à l’habitude, de plus en plus fréquente, de séparer chauffage et ECS. Dans certains cas, il peut être plus intéressant d’avoir une production séparée pour chaque usage, pour simplifier l’optimisation du rendement du chauffage et de l’ECS. Les accumulateurs gaz à condensation offrent par ailleurs au concepteur une latitude intéressante. Dans le neuf, un accumulateur gaz peut atteindre une performance quasi équivalente à celle d’un chauffe-eau thermodynamique pour un coût quatre fois plus faible.

→ Autre point de différence, les modèles dont le réservoir d’eau chaude est en acier inoxydable, comme dans les gammes HeatMaster et WaterMaster d’ACV ou Chaudagaz de Collard et Trolart. La cuve n’a alors plus besoin d’anode, généralement en alliage de magnésium, pour être protégée de la corrosion.

Dans certains bâtiments, notamment dans le neuf, les besoins de chauffage sont plus faibles que les besoins d’ECS. La mise en place d’un accumulateur gaz peut opportunément chauffer les locaux en plus de la fourniture d’ECS. Deux solutions sont alors possibles. Avec son système breveté « tank-intank » (ballon d’ECS avec double enveloppe), HeatMaster TC d’ACV fonctionne en condensation tant pour l’ECS que pour le chauffage. La marque est la seule à proposer un tel système double service, assurant le chauffage sans échangeur supplémentaire. Sous forme d’armoire de faible encombrement (< 0,5 m²), ce produit couvre jusqu’à 120 kW pour 315 litres (débit de pointe première heure à 40 °C = 3 706 litres).

L’autre solution, proposée par d’A.O. Smith à partir de la gamme BFC, consiste à ajouter un kit de chauffage comprenant un échangeur à plaques, une vanne 3 voies et une pompe (Theta Double Service) pour alimenter un circuit secondaire. On évite ainsi de tirer une seconde ligne de gaz, et un seul conduit de fumée est nécessaire. Grâce à la vanne 3 voies pilotée par la régulation de l’accumulateur, la température de consigne de l’ECS peut être réglée indépendamment du point de consigne du chauffage central. « Cette solution a un coût (200 à 400 euros HT) très largement inférieur à celui d’une chaudière, tout en couvrant, avec une production de 20 à 60 kW, des besoins de chauffage élevés », explique Matthieu Tacussel, directeur France d’A.O. Smith. Il est aussi possible de coupler des capteurs solaires (autovidangeables chez ce même fabricant) pour améliorer la performance énergétique de l’installation.

À signaler, enfin, que la gamme Chaudagaz de Collard et Trolart peut soit assurer un minimum de chauffage en cas d’indisponibilité de la chaudière, soit alimenter un chauffage à chaleur douce (l’ECS étant stockée à 60 °C, on peut réchauffer l’eau de chauffage jusqu’à 45 ou 50 °C). À noter, le serpentin de secours prévu pour pallier toute défaillance de la production de chauffage ou d’ECS. En cas de panne du brûleur de l’accumulateur, le générateur de chauffage peut ainsi céder sa chaleur pour réchauffer l’ECS. A contrario, l’accumulateur peut aussi compenser les besoins en cas de panne du chauffage.

La simplicité d’installation est un atout des accumulateurs gaz. Ces produits « plug-and-play » sont préréglés en usine, réduisant de fait le travail de l’installateur. Il est fréquent que deux appareils soient installés pour assurer un secours et obtenir une meilleure plage de modulation. Plus rarement, il est possible de mettre en place un ballon additionnel de stockage. L’encombrement et le poids des équipements constituent une contrainte. Ceux-ci sont généralement placés sur des plots en acier quand le brûleur est en fond de cuve, pour se prémunir de la poussière et de l’humidité. L’accumulateur gaz peut aussi être installé à l’extérieur. Collard et Trolart a développé ce type d’équipement dans les années 1990 pour pallier l’absence de chaufferie et de cheminée, notamment dans l’hôtellerie pour les bâtiments existants construits depuis les années 1960. Ces accumulateurs peuvent être placés au sol, si l’on est en faible puissance, ou en toiture-terrasse pour une puissance plus importante.

La conception doit prendre en compte les pertes de bouclage du réseau ECS. Pour éliminer la question de la légionnelle, les industriels proposent des cycles antilégionnelles, destinés à rassurer les maîtres d’ouvrage. En effet, la température de stockage supérieure à 60 °C, associée, parfois, à une conception tout Inox, évacue tout risque dans le ballon.

La simplicité est également de mise côté maintenance. Comme pour une chaudière gaz, un entretien annuel est à prévoir. Pour faciliter la maintenance, le brûleur à air pulsé et le tube de fumées sont par exemple démontables sur les modèles +Eco Gaz de Charot. Sur les volets installation et maintenance, les fabricants se distinguent aussi par leur offre de services. A.O. Smith, notamment, a développé depuis quatre ans un réseau de stations techniques agréées constructeur pour assurer le suivi des projets, la mise en service (fondamentale pour avoir un appareil bien réglé et une installation performante) et la maintenance.

Olivier BROGGI - Responsable efficacité énergétique Tertiaire – Cegibat

SOURCE ET LIEN

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