N°185 : L’analyse fonctionnelle d’une installation de chauffage et ECS est-elle obligatoire ?

Appuyons-nous sur l’exemple ci-dessous pour bien comprendre l’importance de l’analyse fonctionnelle de conception d’une installation hydraulique.

Le schéma hydraulique correspond à une installation existante composée d’une pompe à chaleur à absorption et de deux chaudières. Certains composants de cette installation sont annotés sur ce schéma de la manière suivante :

• Les 2 circulateurs : C1 et C2
• Les 3 ballons : B1, B2 et B3
• Les 3 vannes trois voies motorisées : V1, V2 et V3

Cette installation thermique d’un immeuble de logements assure le chauffage par plancher chauffant ainsi que la préparation de l’eau chaude sanitaire.

Fonctionnement théorique

A la lecture et après décryptage de ce schéma hydraulique, l’analyse fonctionnelle de l’installation peut se résumer de la façon suivante : 

• Le circulateur C1 est en service durant la période de chauffage.
• Le plancher chauffant suit une loi d’eau fonction de la température extérieure [40/30°C par -15°C extérieur et 20/20°C par 15°C extérieur par exemple]
• La vanne trois voies V1 mélange une partie des retours du plancher avec le départ plancher pour ajuster cette température.
• Les générateurs (PAC à absorption gaz et les deux chaudières) suivent la même loi d’eau que le plancher chauffant, ou une loi d’eau légèrement supérieure de 5°C environ. Ils alimentent le ballon d’inertie B1.
• Le régulateur [dit DDC] gère la cascade entre les générateurs en donnant la priorité à la pompe à chaleur. C’est ainsi qu’en période de plein hiver, quand la PAC ne peut subvenir seule aux besoins de chauffage, la ou les chaudières assureront l’appoint via les vannes V2 et V3 en ouverture vers le ballon B1.
• Une sonde de température dans le ballon B1 permet aux générateurs de réguler la température souhaitée par la loi d’eau du plancher. 
• Le ballon B2 est un stockage d’eau chaude sanitaire, il est piloté par une sonde de température réglée à 55°C avec une hystérésis de plus ou moins 5°C.
• Lors d’un puisage ECS depuis le ballon B2, les vannes V2 et V3 à action tout ou rien, orientent leur vecteur eau des seules chaudières vers l’échangeur du ballon B2. La pompe à chaleur à absorption peut ainsi continuer à satisfaire le besoin de chauffage éventuel.
• Le ballon B3 est un préchauffage d’eau chaude sanitaire. Il est piloté par une sonde, réglée à la température de la loi d’eau du plancher chauffant avec une hystérésis de plus ou moins 5°C. Cette sonde met en route le circulateur C2.
• De fait, le circulateur C2 sera mis à l’arrêt dès que la PAC est en puissance maximale pour assurer le besoin de chauffage. En dehors de ces périodes, ce circulateur est régulé en marche-arrêt en fonction de la température de l’ECS préchauffée et de la température du ballon B1 pour ne pas rechercher un différentiel inférieur à 2,5°C.

PS : La rédaction de cette analyse fonctionnelle aura pris en tout et pour tout 45 min.

Fonctionnement après quelques années

Après 5 années de fonctionnement, l’analyse effectuée sur cette installation met en lumière différents problèmes. Les générateurs produisent une eau à température constante de 55°C et ce, indépendamment des variations thermiques extérieures. D’autre part, le circulateur C2 est asservi aux demandes d’ECS du ballon B2. Ainsi, la mise en marche du circulateur ne s’enclenche uniquement que lorsqu’il est constaté un puisage d’ECS dans le ballon B2.

Nous avons donc une pompe à chaleur absorption qui ne donne pas la pleine mesure de ses capacités et des performances pour laquelle elle a été choisie. En effet, elle fonctionne en permanence à une température beaucoup trop haute pour le chauffage. Pourtant l’association d’une PAC à absorption et d’un plancher chauffant est généralement considérée comme pertinent. Les températures d’un plancher chauffant étant idéale pour le bon fonctionnement de cette solution énergétique. En outre, la PAC à absorption gaz ne participe quasiment pas au préchauffage de l’ECS.

Nous sommes donc en présence d’une installation qui sur le papier semble performante, or l’analyse du fonctionnement de cette installation hydraulique à mis en exergue un fonctionnement dégradé depuis 5 ans.

Comment expliquer cette situation ? Le manque de dialogue et de concertation entre les différents acteurs est en grande partie à l’origine de ce constat. Aussi, le temps investi (au demeurant limité) en amont du projet pour la rédaction d’une analyse fonctionnelle trouve toute sa légitimité au regard de l’intérêt qu’elle apporte.

L’installateur s’inspirera ensuite de cette analyse fonctionnelle de conception pour rédiger celle d’exécution, plus complète.