Profil de puisage ECS

Deux hôtels qui puisent le même volume par jour n'ont pas besoin du même stockage d'eau chaude sanitaire (ECS) si l'un concentre ses douches sur trois heures et l'autre les étale. Le profil de puisage décrit cette répartition. Il pèse autant que le volume journalier dans le choix d'une pompe à chaleur (PAC) et de ses ballons.

Définition

Le puisage est le volume d'eau chaude tiré aux points d'usage. Le profil de puisage le répartit sur 24 heures : chaque heure reçoit une part du volume journalier, et les 24 parts font 1.

Le volume de l'heure h vaut donc :

où :

• $V(h)$ : volume d'eau chaude puisé pendant l'heure $h$, en L ;
• $h$ : heure de la journée, de 0 à 23 ;
• $\text{part}(h)$ : part du volume journalier puisée pendant l'heure $h$, sans unité (fraction comprise entre 0 et 1 ; les 24 parts font 1) ;
• $V_j$ : volume journalier d'eau chaude puisé, en L.

Ramener les besoins à 60 °C

Le besoin d'un usager s'exprime naturellement en eau mitigée : l'eau qui sort du pommeau, vers la température de la douche. Ce volume mélange de l'eau chaude et de l'eau froide. Pour comparer des besoins entre eux et dimensionner un stockage, on le ramène à un volume d'eau chaude à une température de référence, souvent 60 °C, par un bilan de mélange :

où :

• $V_{60}$ : volume d'eau chaude équivalent à 60 °C, en L ;
• $V_{\text{mitigé}}$ : volume d'eau mitigée utilisé, en L ;
• $T_{mix}$ : température de l'eau mitigée, en °C ;

L'énergie correspondante vaut :

où :

• $E$ : énergie nécessaire pour chauffer ce volume, en kWh ;
• $1{,}163$ : capacité thermique volumique de l'eau, en Wh/(L·K) : il faut 1,163 Wh pour élever d'un degré un litre d'eau ;
• $V$ : volume d'eau chaude ramené à 60 °C, c'est-à-dire $V_{60}$ défini ci-dessus, en L ;
• $60 - T_{ef}$ : élévation de température de l'eau froide jusqu'à 60 °C, en K ; est défini ci-dessus ;

Exemple de calcul, valeurs choisies pour l'illustration : 100 L d'eau mitigée à 40 °C avec une eau froide à 10 °C valent 100 × 30 / 50 = 60 L à 60 °C, où 30 = 40 − 10 (écart entre l'eau mitigée et l'eau froide) et 50 = 60 − 10 (écart entre la référence et l'eau froide) ; leur énergie vaut 1,163 × 60 × 50 / 1 000 ≈ 3,5 kWh, avec 60 L le volume à 60 °C qu'on vient de calculer et 50 K l'élévation de température.

La température d'eau froide agit deux fois : une eau plus froide demande plus de litres à 60 °C pour la même douche, et plus d'énergie par litre. Elle varie avec la saison et le lieu ; un dimensionnement se fait sur l'eau la plus froide que l'installation rencontrera.

La pointe 3 heures

La pointe 3 heures est le plus fort puisage sur trois heures consécutives. Elle se lit sur le profil par une fenêtre glissante, minuit compris.

C'est une grandeur clé du stockage. Pendant une pointe, la production fournit moins que le puisage ; le ballon fournit la différence. Plus le stockage est petit devant la pointe, plus la production doit suivre le puisage presque en direct, donc être puissante. Voir Schémas de production d'ECS.

La forme d'un profil d'hôtel

Le puisage d'un hôtel est faible la nuit et se concentre autour des douches du matin, avec une seconde période plus étalée en soirée. La forme exacte dépend de la clientèle :

• l'heure du lever et des départs déplace la pointe du matin ;
• une clientèle qui reste sur place dans la journée étale le puisage ;
• l'arrivée d'un groupe ou un événement crée des pointes ponctuelles.

Les usages hors chambres (restaurant, blanchisserie, spa) ont leurs propres profils, qui s'ajoutent à celui des chambres s'ils sont alimentés par la même production.

Profil et heures de marche de la PAC

Une PAC qu'on fait fonctionner seulement à certaines heures, par exemple pour profiter d'une électricité moins chère, laisse le ballon couvrir seul le puisage des heures d'arrêt. Le volume de stockage dépend alors de la part du puisage qui tombe pendant ces arrêts, pas seulement de la pointe. Voir Optimisation de la consommation électrique.

Limites d'un profil type

• Un jour type ne distingue ni semaine et week-end, ni saison, ni arrivée d'un groupe.
• Un profil horaire lisse les pointes plus courtes que l'heure ; le stockage doit les amortir.
• Un profil générique n'est pas une mesure du site. Une mesure le remplace avec profit : voir Mesure de la consommation d'ECS.

Dans SCOPE

SCOPE prend en compte un profil horaire de puisage selon la clientèle de l'hôtel, la température d'eau froide du lieu et la pointe 3 heures. L'écran Conception affiche le profil en histogramme, avec le volume journalier, les litres par nuitée et la pointe 3 heures. Les profils, les besoins par nuitée et la méthode sont détaillés dans Saisie d'un hôtel et Conception – Stockage d'ECS préparée avec échangeur serpentin.