Production d'eau chaude sanitaire dans les immeubles collectifs, qu'ils soient neufs ou existants

Les immeubles collectifs jouent un rôle central pour l'avenir du logement. En effet, grâce à une meilleure utilisation des ressources, ils constituent une option de logement particulièrement respectueuse de l'environnement et durable. Sous l'impulsion de facteurs politiques, tant dans les projets de construction neuve que dans la rénovation de bâtiments existants, il est plus que jamais essentiel de mettre en place des concepts énergétiques intelligents qui respectent les exigences légales en matière de part d'énergies renouvelables. La production d’eau chaude dans les immeubles collectifs, via des solutions centralisées ou décentralisées utilisant une pompe à chaleur, fait notamment l’objet d’une attention particulière.

Rien qu'en Allemagne, plus de la moitié des logements, soit environ 22 millions, se trouvent dans des immeubles collectifs. La tendance est à la hausse, car les experts estiment que les besoins annuels en nouvelles constructions s'élèvent à plus de 400 000 logements. Dans les régions où l'offre de logements est particulièrement limitée, la priorité sera donnée à la construction de grands complexes d'habitation collectifs. Le parc immobilier existant présente d’importants besoins en matière de rénovation : environ 60 % des logements situés dans des immeubles collectifs doivent faire l’objet d’une rénovation énergétique. Environ quatre millions de logements sont encore chauffés par des systèmes de chauffage individuels au gaz, dont le remplacement direct ne constitue pas une solution durable pour l’approvisionnement en chaleur.

L'utilisation de l'énergie et la qualité de l'eau potable sont réglementées par la loi
Pour respecter les exigences légales visant à atteindre les objectifs climatiques, il faut donc mettre en place de nouveaux systèmes énergétiques intelligents, dans lesquels la pompe à chaleur joue un rôle essentiel. Ceux-ci incluent bien sûr également la production d'eau chaude sanitaire, qui représente une part considérable de la consommation énergétique totale d'un foyer.
En Allemagne, les exigences en matière de qualité de l'eau potable sont régies par la loi. Le décret sur l'eau potable (TrinkwV) 2023 fixe des valeurs limites pour les substances microbiologiques, chimiques et radiologiques qui ne doivent pas être dépassées dans l'eau potable. Parmi les aspects les plus importants à cet égard figurent les contrôles de température et des débits suffisants pour empêcher la prolifération des légionelles, le choix de matériaux sûrs qui n'altèrent pas la qualité de l'eau, ainsi qu'un contrôle annuel de la présence de légionelles dans les grandes installations.
La production d'eau chaude dans un immeuble collectif peut s'effectuer de différentes manières : de manière centralisée ou décentralisée. En utilisant une pompe à chaleur comme source de chaleur respectueuse de l'environnement, il est possible, dans les deux cas, de respecter de manière fiable l'exigence selon laquelle, à l'avenir, le chauffage et l'eau chaude devront provenir à hauteur d'au moins 65 % d'énergies renouvelables.

Systèmes centralisés avec pompe à chaleur
Dans un système centralisé, c'est l'installation de chauffage qui chauffe l'eau potable. Pour cela, l'énergie thermique est acheminée vers un ballon d'eau chaude dont le volume varie en fonction des besoins en eau chaude. De là, l'eau potable chauffée est distribuée à tous les étages de la maison par un réseau de canalisations. Les canalisations qui acheminent l'eau chaude vers chaque point de prélèvement, c'est-à-dire le lavabo, la douche ou la baignoire, sont raccordées au réseau de distribution principal.
Dans ce système, la pompe à chaleur est utilisée comme générateur de chaleur central et pour la production d'eau chaude, en combinaison avec un réservoir tampon et un ballon d'eau chaude, ce qui offre de nombreux avantages. Ainsi, lors d'une rénovation, le système de chauffage fossile peut être remplacé ou complété par une pompe à chaleur avec un minimum d'efforts. Le circuit hydraulique existant et, le cas échéant, les composants déjà en place, tels qu’un réservoir tampon, peuvent être réutilisés. Comme d’habitude, l’installation technique est centralisée dans la cave ou le local technique ; elle n’est pas visible dans les différents appartements. De plus, aucun appareil supplémentaire, tel qu’un chauffe-eau ou un réservoir de stockage, n’est nécessaire au niveau des points de puisage.

Facilement combinable avec une installation solaire
Grâce à un système centralisé, plusieurs points de prélèvement d'une maison peuvent être alimentés simultanément en grandes quantités d'eau chaude, celle-ci étant disponible (presque) immédiatement dès l'ouverture du robinet. Autre avantage : cette technologie peut être associée à des sources de chaleur renouvelables, comme par exemple une installation solaire destinée à la production d'eau chaude, afin de réduire encore davantage les coûts d'exploitation et de minimiser les émissions de CO₂.

Débitmètres destinés à améliorer le rendement des installations
Il faut toutefois tenir compte du fait que les systèmes centralisés équipés de conduites de circulation imposent des exigences élevées en matière de température de départ de la pompe à chaleur afin de garantir de manière fiable la qualité de l'eau potable, en particulier lorsque les débits sont faibles, ce qui peut avoir un impact négatif sur le rendement. Pour éviter cela et pouvoir faire fonctionner l'installation à des températures plus basses, Dimplex a développé un outil innovant de surveillance du renouvellement de l'eau : le DFM 1988 surveille le débit d'eau et la température de l'eau chaude et n'augmente la température de l'eau chaude au-delà de 60 °C que si le renouvellement d'eau requis dans le ballon n'a pas eu lieu au cours des 72 dernières heures. La norme DIN 1988-200 autorise le réglage de températures de fonctionnement ≥ 50 °C à condition de garantir que la totalité du contenu du ballon d’eau chaude soit renouvelée dans un délai de trois jours. Cela permet, notamment en cas de débits élevés et en association avec une pompe à chaleur, un gain d’efficacité significatif dans la production d’eau chaude sans compromettre l’hygiène. Ce système optimisé, qui peut être combiné exclusivement avec des ballons d’eau chaude Dimplex, permet de réaliser des économies considérables sur la production centralisée d’eau chaude, en particulier dans les immeubles collectifs et les complexes de bureaux.

Systèmes décentralisés équipés d'une pompe à chaleur
Pour l'alimentation en eau potable d'un immeuble collectif, une solution décentralisée peut également s'avérer appropriée, en fonction des besoins et des conditions locales. Dans ce cas, le chauffage de l'eau potable s'effectue dans des stations d'appartement situées à proximité immédiate du point de prélèvement. L'énergie thermique produite de manière centralisée est distribuée dans le bâtiment sous forme d'eau de chauffage via un réseau de tuyauterie composé d'un aller et d'un retour. Dans ces stations, l’eau potable froide est chauffée selon le principe du passage continu dans un échangeur de chaleur à plaques jusqu’à la température souhaitée. Ce système peut être mis en œuvre de manière efficace avec une pompe à chaleur comme générateur de chaleur, associée à un ballon tampon et à des stations d’eau fraîche adaptées pour la production d’eau chaude sanitaire.
Les stations d'eau fraîche chauffent l'eau potable selon le principe du débit continu, toujours en fonction des besoins, de manière économe en énergie et dans le respect des normes d'hygiène. Selon leur équipement et les exigences, elles peuvent être utilisées dans des maisons individuelles ou des immeubles collectifs, des restaurants, des hôtels, mais aussi dans le secteur commercial, c'est-à-dire pratiquement dans tous les domaines d'application. Le débit peut atteindre 25 l/min, selon le modèle. Ce système est idéal pour les bâtiments résidentiels dans lesquels la réglementation sur l’eau potable n’est respectée qu’à des températures d’eau chaude élevées ou dans lesquels les pertes par circulation sont disproportionnées.
Une station de distribution pour logements assure, outre le chauffage décentralisé de l’eau potable, la distribution de l’eau de chauffage vers un ou plusieurs circuits de chauffage. Lors de la conception, il convient de tenir compte du nombre et du type de circuits de chauffage ainsi que de l’ensemble du réseau de distribution dans le bâtiment.

Réglage personnalisé et hygiène optimale
Un tel système décentralisé permet une régulation individuelle des besoins en chauffage et en eau par appartement et simplifie le décompte des frais de chauffage grâce à des emplacements de montage pré-équipés pour le comptage de l'eau froide et de la chaleur par appartement. Le principe de débit permet une production d'eau potable conforme au règlement allemand sur l'eau potable (TrinkwV) sans contrôle annuel.
Comme la production d'eau chaude s'effectue toujours en fonction des besoins, qu'il n'y a ni pertes par stagnation ni pertes dans les conduites et que le système fonctionne globalement à une température plus basse, l'efficacité énergétique de l'ensemble de l'installation de chauffage peut être améliorée, tandis que les dépôts de calcaire, qui se forment notamment à des températures supérieures à 60 °C, sont réduits.
Un confort et une sécurité maximaux en matière d’hygiène de l’eau potable s’accompagnent d’un effort d’installation minimal – avec un potentiel d’économies pouvant atteindre 30 %, car les travaux liés aux conduites d’alimentation, aux passages de plafond, à l’isolation thermique et aux cloisons coupe-feu sont considérablement réduits, voire totalement supprimés dans certains cas.

Conclusion : Utilisation centralisée ou décentralisée : la pompe à chaleur permet les deux, mais le choix dépendra du cas d'application
Il existe des solutions durables utilisant les énergies renouvelables pour la production d'eau chaude, tant pour les applications centralisées que décentralisées. Compte tenu de l'évolution prévisible des prix de l'énergie due aux surcoûts liés aux émissions de CO₂, l'électricité devient une source d'énergie de plus en plus rentable.
Si, par exemple, de l'eau chaude est régulièrement nécessaire dans votre logement pour la vaisselle, la douche ou le bain, un chauffe-eau centralisé est une solution intéressante, en particulier lorsqu'un système central de distribution de chaleur est déjà en place et que la chaudière doit être remplacée ou complétée. En effet, l'eau potable est alors chauffée de manière économique et efficace via le système de chauffage. Les coûts liés à la production d'eau chaude peuvent être réduits au minimum grâce à un système de stockage et à une installation solaire thermique.
Une solution décentralisée peut également s’avérer intéressante, notamment dans la construction de logements et les immeubles collectifs, ou lorsqu’il s’agit d’alimenter en eau chaude des points de prélèvement éloignés et rarement utilisés. Comme les solutions décentralisées ne nécessitent pas de températures d’eau chaude élevées, elles sont particulièrement efficaces sur le plan énergétique et, grâce à un chauffage adapté aux besoins, ne présentent aucun risque sur le plan hygiénique. Dans de nombreux cas, cela pourrait constituer une solution non seulement durable, mais aussi économique.

Encadré : Comment fonctionne une station d'appartement ?                                                                                              

Le circuit d'alimentation côté primaire n'est ouvert par la vanne de commutation que lorsque la station détecte un besoin en eau chaude. Une fois le prélèvement terminé, la vanne se ferme immédiatement. Le circuit de chauffage est entièrement ouvert en fonctionnement normal et se ferme à 100 % lors d'un prélèvement d'eau chaude. Grâce à un module de maintien en température intégré dans le circuit d’alimentation, l’eau chaude est disponible très rapidement. Les versions hybrides équipées d’un chauffe-eau instantané en aval intègrent une fonction de préchauffage. Celle-ci sert à chauffer l’eau en fonction des besoins pour le prélèvement à venir. Pour activer cette fonction, il faut procéder à un prélèvement d’eau chaude. La température de prélèvement est réglable individuellement via une unité de régulation intégrée. Le capteur de débit intégré mesure le volume d’ eau chaude prélevé. De plus, des vannes de rinçage, de remplissage et de vidange sont déjà intégrées à l’unité pour faciliter l’installation et l’entretien. Pour une régulation précise, des sondes de température sont installées pour l’eau froide et l’eau chaude, ainsi que pour l’ aller et le retour.                                                                                                                         Tous les modules de chauffage de l'eau potable sont conçus selon le système à 2 conduites. Le module TWES (sans chauffe-eau instantané) peut, si nécessaire, être adapté à un système à 4 conduites (avec accessoires). Avec une profondeur d'encastrement de 110 mm, couvercle du boîtier compris, il peut être installé dans une armoire apparente ou encastrée, par exemple dans des cloisons intérieures ou des cloisons sèches. Le module à rail de raccordement avec robinets à boisseau sphérique permet la préinstallation du réseau d’eau potable dans le bâtiment ainsi qu’une mise en pression aisée pendant la phase de construction. Les différentes variantes du module TWES répondent aux exigences des clients en matière de stations d’eau fraîche, adaptées à diverses conditions locales et à différentes exigences de confort en eau chaude.