Qui n’a jamais râlé en attendant l’eau chaude le matin sous la douche ? Pendant de longues secondes, de l’eau glacée s’écoule et part directement dans les égouts …. L’ajout d’un circulateur permet d’améliorer le confort en amenant l’eau chaude au plus près du robinet et de limiter le gaspillage. L’eau dans les tuyaux retourne dans le cumulus, au lieu de partir à la poubelle. Mais attention, avec un mauvaise installation, le remède est pire que le mal !

Pourquoi un circulateur ?

Avec les travaux dans la maison, toute la plomberie a été refaite. Le circulateur était donc facile à installer, et pour une fois, le devis proposé était acceptable ;-) Le but principal était à la fois écologique pour économiser l’eau, et pour le confort. Avec l’installation domotique, la commande électrique du circulateur était facile. Je l’ai programmée pour « pomper » pendant 40 secondes dès qu »on allume la lumière d’une salle d’eau. L’idée est que 40 secondes  d’électricité sont moins chères que l’eau froide qu’on gaspille. Et si ce n’est pas le cas, c’est quand même sympa d’avoir de l’eau chaude rapidement !

 

Installation et essai

Voici un plan de l’installation :

Le ballon d’eau chaude se trouve à la cave. Le tuyaux d’alimentation en eau chaude part du haut du ballon, et est raccordé aux nourrices du premier étage et du rez de chaussée. De là partent des tuyaux plus petits vers les lavabos et douches. Sans circulateur, il faut « jeter » toute l’eau froide qu’il y a dans ces mètres de tuyaux, du ballon jusqu’au robinet. Quand le circulateur est commandé, il fait monter l’eau du ballon dans les nourrices, et l’eau froide est remise dans la ballon, par le tuyau violet sur le schéma. L’eau chaude est donc disponible directement sur les nourrices, et aucune goute n’a été perdue. Lorsqu’on ouvre le robinet de la douche, il y a juste le petit tuyau entre la nourrice et le robinet à vider de son eau encore froide.

Été, soleil.


Pendant l’été, la théorie s’appliquait parfaitement. L’eau chaude était disponible très rapidement grâce au circulateur. Comme le chauffe eau est solaire, et que le soleil apportait suffisamment d’énergie, l’eau a toujours été très chaude.

Puis hiver …

Le soleil passe bien bas sur l’horizon pendant cette saison … Trop bas pour chauffer suffisamment les capteurs, et le chauffe eau avait besoin d’apport d’énergie additionnelle grâce à la résistance électrique. L’alimentation du chauffe eau était permanente, car le contacteur jour nuit n’était pas branché 1. Dans ce cas, dès qu’on ouvrait un robinet, de l’eau froide entrait dans le ballon, et le thermostat de la résistance se déclenchait.

C’est alors que les problèmes ont commencé, parce qu’on avait le four allumé, le sèche linge … et paf le disjoncteur général. Il y avait trop de courant consommé. On prend la lampe de poche, on coupe l’alimentation du chauffe eau, on remet le général, et on peut continuer la soirée tranquille. Et le lendemain matin, douche froide ! Oui, au sens propre. Le ballon d’eau chaude qui a eu le temps de chauffer toute la journée ne permet pas de prendre 2 douches le matin ??? Le plombier nous avait conseillé de prendre un réservoir de 300L, pour palier aux besoins futurs de la maison. 300L est idéal pour 5 personnes, et on n’arrive pas à prendre 2 douches ! Damned !

Diagnostique

Nous avons reproduit le test 2 ou 3 fois, avec les mêmes résultats. Est ce que l’eau est bien chaude avant de couper, oui, c’est bon. Est ce que quelqu’un souffle toute la nuit sur le ballon comme pour refroidir sa soupe ? C’est bon, j’ai fermé la cave à clef, il n’y a personne. Est ce la domotique qui fait n’importe quoi et continue à alimenter le circulateur toute la nuit ? Possible ;-) J’ai débranché les fils de la pompe, mais toujours le même problème. Hum ?!

Le matin, avant la douche, j’ai posé la main sur les nourrices. Elles étaient chaudes alors qu’on ne s’était pas servi de l’eau de la nuit ! Cela voudrait dire que l’eau circule même lorsque le circulateur est débranché ? En effet, et cela s’appelle un thermosiphon. En fermant mécaniquement les vannes du circulateur, et en reproduisant l’expérience, nous avons constaté que la douche matinale était à une température normale2.

Installation des capteurs

Pour en avoir le cœur net, j’ai installé des capteurs de température sur le ballon. Avec le bus domotique domocan, j’ai utilisé du câble Ethernet. Il restait une paire de libre, que je voulais utiliser pour faire passer un bus one-wire. J’ai utilisé des capteurs de température DS1820.

  • Le premier est installé en haut du ballon, dans un orifice prévu à cet effet, à 10cm du haut de la cuve. Il mesure la température de l’eau la plus chaude dans le ballon3. C’est la courbe orange, appelée « Cumulus_haut ».
  • Un deuxième est installé sur le tuyau d’alimentation des nourrices à plus d’un mètre du ballon. Ce tuyau se refroidit tout seul quand l’eau ne circule pas. C’est la courbe bleue, appelée « DEPART_EAU_CHAUDE »

La première courbe a été faite avec les vannes du circulateur complétement fermées. L’eau ne pouvait pas circuler par le tuyau violet. Jusqu’à 7h du mat’, le cumulus était alimenté électriquement, et a maintenu l’eau à 48°c. Quand on a pris nos douches, le tuyau d’alimentation a chauffé, puisque de l’eau chaude circulait dedans. Après la douche, la courbe bleue redescend rapidement, et retrouve la température de la cave après quelques heures. Le cumulus aussi perd un peu de température pendant la journée, malgré son isolation. J’ai mesuré une perte de 3.6°C en 10 heures.

La courbe ci dessous est la suite de la précédente. Le soir, vers 19h, j’ai rétabli le chauffage dans le cumulus, et la courbe jaune remonte jusqu’à 48°C en deux heures environ. A 23h, j’ai ouvert les vannes du circulateur. Celui ci est toujours débranché électriquement, mais l’eau peut circuler si elle le veut. Et elle le veut !

De toute la nuit, le tuyau d’eau chaude est resté à 43 °C ! Le thermostat a fait son travail, et la résistance a maintenu la température dans le ballon autour des 46°C. Le matin, j’ai coupé l’alimentation du cumulus, comme la veille.

Courbe de température avec le thermosiphon

On observe alors que pendant toute la journée le tuyau est resté chaud ! Et la température du ballon est descendue de façon dramatique ! Il a perdu 12°C en 10h, soit trois fois plus que la veille ! Pour en avoir le cœur net, j’ai fermé les vannes en rentrant le soir. Le tuyau s’est refroidi comme prévu, et la température du cumulus baissait beaucoup moins vite.

Cette perte énorme confirme bien qu’un thermosiphon se crée dans le circuit. L’eau très chaude est plus légère et a envie de monter. Elle peut le faire facilement par le tuyau d’alimentation des nourrices, surtout celui qui va vers le premier étage. Pendant son cheminement, elle se refroidit dans les murs et le plancher. Du coup, elle a envie de redescendre et le fait volontiers par le tuyau de retour du circulateur. L’eau y est plus froide, plus lourde, et maintient le phénomène. Il se maintient tant qu’il y a de l’eau chaude dans le ballon. Autrement dit, tant que je paie ma facture EDF :-(

Fausse économie

Au départ, je voulais économiser quelques litres d’eau froide. Avec le phénomène de thermosiphon, je chauffais les oiseaux en alimentant constamment le chauffage dans le cumulus. Pendant l’été, le phénomène n’était pas visible, parce que l’énergie apportée par le soleil sur les capteurs compensait largement les pertes. Mais pendant l’hiver, l’énergie est apportée par EDF, et est moins renouvelable.

Si on ne cherche pas, je suis persuadé qu’on ne découvre pas le problème. Si on a 5 enfants, on leur dit d’utiliser moins d’eau, afin que le dernier puisse prendre une douche chaude. Si on a un cumulus électrique, on paie EDF :-(. Si on a un bon pombier, qui n’a pas séché le cours sur le thermosiphon, on a déjà un clapet anti-thermosiphon dans son installation. J’attends encore qu’on me l’installe…

Si vous avez un circulateur chez vous, faites le test ! Il suffit de mesurer la température des nourrices après une nuit sans avoir utilisé l’eau chaude ni alimenté le circulateur. Si elles sont tièdes le matin, le phénomène de thermosiphon se produit ! Refaites le test le lendemain après avoir fermé les vannes du circuit retour. Si les nourrices sont froides après une nuit, alors c’est sûr, vous chauffez les oiseaux !

  1. le premier qui rigole … []
  2. il était temps, parce que ce n’est pas WAF du tout ce genre d’expérience ! []
  3. l’eau chaude monte []