Fonds de Formation professionnelle de la Construction L’installateur sanitaire L’électricité pour l’installateur sanitaire L ’ I N S T A L L A T E U R S A N I T A I R E L’ÉLECTRICITÉ POUR L’INSTALLATEUR SANITAIRE FONDS DE FORMATION PROFESSIONNELLE DE LA CONSTRUCTION Rue Royale 45 1000 Bruxelles Tél. : (02) 210 03 33 Fax : (02) 210 03 99 www.laconstruction.be [email protected] © Fonds de Formation professionnelle de la Construction, Bruxelles, 2006. Tous droits de reproduction, de traduction et d’adaptation, par quelque procédé que ce soit, réservés pour tous les pays. D/2006/1698/01 2 AVANT-PROPOS L’élargissement du champ d’activités du Fonds de Formation professionnelle de la Construction au secteur du Parachèvement s’est accompagné d’un partage des responsabilités entre une série de groupes de travail : les «Sections FFC». La section «Installations sanitaires, Matériaux synthétiques et Gaz» avait décidé, au départ, de réaliser un manuel scolaire. Au cours de l’évolution des travaux, ce manuel a pris plutôt la forme d’un ouvrage de référence pour la formation. C’est ainsi qu’il ambitionne de toucher un public aussi large que possible : les élèves du secondaire, les adultes en formation, les formateurs et, en fin de compte... les professionnels eux-mêmes. Afin de faciliter la tâche du lecteur, nous avons subdivisé l’ouvrage en différentes brochures d’une quarantaine de pages chacune. Une farde spéciale de classement est disponible pour les personnes qui désirent se procurer plusieurs brochures ou la série complète. Vous trouverez une présentation de l’ensemble de la structure de l’ouvrage au verso de la page de couverture. Nous espérons que cet ouvrage contribuera à rendre la formation plus homogène et sommes convaincus qu’il permettra tant aux élèves qu’aux adultes en formation de se familiariser agréablement avec les multiples facettes du métier d’installateur sanitaire. Nous voudrions remercier ici tous les enseignants qui ont participé à la réalisation de ce travail de longue haleine ainsi que les firmes qui nous ont aidés à choisir les illustrations et à corriger certains textes. Nous voudrions mentionner tout spécialement Messieurs N. De Pue (†) (ancien président de la F.B.I.C. - Fédération Nationale des Associations de Patrons Installateurs Sanitaires et de Chauffage au gaz, Plombiers, Zingueurs et Ardoisiers-Couvreurs de Belgique) et G. Wouters (président honoraire de la Verenigde Lood- en Zinkbewerkers, Antwerpen) qui ont contribué à ce projet et en ont rendu possible la réalisation. Nous vous souhaitons beaucoup de plaisir dans votre lecture. Stefaan Vanthourenhout, Président du FFC. GROUPE DE TRAVAIL Rédaction: M. Michils M. Michielsen (Electrabel) Coordination: M. P. Becquevort 3 TABLE DES MATIÈRES – MODULE IX I. CONCEPTS .......................................................................................................................................... I.1. Tension .......................................................................................................................................... I.2. Intensité ......................................................................................................................................... I.3. Résistance .................................................................................................................................... I.4. Puissance ...................................................................................................................................... I.5. Production d’électricité ............................................................................................................... I.5.1. Tension continue, tension alternative ........................................................................... I.5.2. Production de tension alternative ................................................................................. I.6. 230 volts - 400 volts (220 V, 380 V) .............................................................................................. 5 5 7 9 11 13 13 14 16 II. MESURE DES GRANDEURS ÉLECTRIQUES .................................................................................. II.1. Appareils de mesure .................................................................................................................... II.2. Mesure de la tension monophasée et triphasée ........................................................................ II.3. Raccordement d’un chauffe-eau à accumulation (étoile-triangle) ........................................... II.4. Recherche des défectuosités ...................................................................................................... 17 17 18 19 21 III. PRESCRIPTIONS D’INSTALLATION ................................................................................................ III.1. Mise à la terre ............................................................................................................................... III.2. Liaisons équipotentielles ............................................................................................................ III.3. Locaux humides ........................................................................................................................... III.3.1. Généralités ....................................................................................................................... III.3.2. Indices de protection ...................................................................................................... III.3.3. Zones de sécurité en installation domestique ............................................................. 22 22 26 27 27 28 30 IV. PROTECTIONS ................................................................................................................................. IV.1. Fusibles ......................................................................................................................................... IV.2. Disjoncteur .................................................................................................................................... IV.3. Différentiel ..................................................................................................................................... IV.4. Thermocouple ............................................................................................................................... IV.5. Cellule photoélectrique ................................................................................................................ IV.6. Thermostat d’eau chaude de la chaudière ................................................................................. IV.7. Sécurité de manque d’eau ........................................................................................................... 32 32 35 36 40 42 42 42 V. L’UTILISATION DE FILS ET DE CÂBLES ......................................................................................... 43 VI. APPAREILS ÉLECTRIQUES: APPAREILS DE PRODUCTION D’EAU CHAUDE .......................... VI.1. Quantité d’eau nécessaire ........................................................................................................... VI.2. Pose d’un appareil de production d’eau chaude ....................................................................... VI.3. Chauffe-eau bouilleur .................................................................................................................. VI.4. Appareil instantané ou à serpentin ............................................................................................ VI.5. Appareils à accumulation ............................................................................................................ VI.5.1. Appareils à accumulation sous pression ..................................................................... VI.5.2. Appareils à accumulation hors pression ...................................................................... VI.5.3. Chauffe-eau à accumulation «confort» ......................................................................... VI.5.4. Le choix rationnel d’un chauffe-eau à accumulation .................................................. VI.5.5. Quelques règles d’économie d’énergie dans la consommation d’eau chaude ........ VI.5.6. Chauffe-eau mixte ........................................................................................................... VI.6. Interrupteur préférentiel .............................................................................................................. VI.7. A quoi faut-il faire attention lors de l’achat d’un chauffe-eau? ................................................ VI.8. Raccordement hydraulique ......................................................................................................... VI.9. Entretien + raccordement ............................................................................................................ 44 44 45 47 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 VII. APPAREILS DE RÉGULATION ....................................................................................................... VII.1. Relais temporisé ........................................................................................................................... VII.2. Minuterie ....................................................................................................................................... VII.3. Interrupteurs de présence ........................................................................................................... VII.4. Thermostats .................................................................................................................................. 59 59 60 61 62 VIII. TENSION DE SÉCURITÉ ................................................................................................................ 64 ÉPILOGUE 64 4 ........................................................................................................................................... I. CONCEPTS Pour parler de «l’électricité», il faut comprendre le sens de quelques concepts qui reviennent constamment. I.1. TENSION Symbole U – Unité = 1 V (volt) Pour comprendre cette notion, il faut commencer par retourner à la nature. Prenons pour exemple l’EAU. La plus petite particule d’eau qui existe et qui possède encore toutes les propriétés de l’eau s’appelle une MOLÉCULE. La molécule d’eau est elle-même constituée d’atomes d’hydrogène (H) et d’oxygène (O). Les atomes sont, à leur tour, composés d’un noyau autour duquel circulent des ÉLECTRONS. Les électrons ont toujours une charge électrique négative. Le noyau, par contre, se compose de PROTONS et de NEUTRONS. Les protons ont une charge électrique positive tandis que les neutrons sont neutres et n’ont donc pas de charge. Les atomes sont, par nature, toujours neutres c.-à-d. qu’ils possèdent autant de protons que d’électrons. Électrons: ces particules ont une charge négative. Protons: ces particules ont une charge positive; il y a autant de protons que d’électrons Neutrons: ces particules n’ont pas de charge Noyau Orbites L’atome est électriquement neutre puisque sa charge positive (les protons) et sa charge négative (les électrons) sont égales et se neutralisent. Si nous prenons deux atomes différents, nous pourrons observer qu’ils présentent une différence de charge. Cette différence de charge s’appelle la TENSION. 5 Comparons avec une installation d’eau toute simple. Prenons deux réservoirs contenant de l’eau: le réservoir A et le réservoir B. Ces deux réservoirs sont raccordés entre eux par un tuyau et un robinet. Si l’on ouvre le robinet, l’eau contenue dans les deux réservoirs se stabilisera au même niveau. (LOI DE LA NATURE: la tendance à l’équilibre). Si l’on veut que de l’eau s’écoule du réservoir A dans le réservoir B quand on ouvre le robinet, il faudra avoir une différence de niveau ou de hauteur entre les deux réservoirs. Une pression sera exercée sur le robinet du côté du réservoir A. Nous appliquons ici le principe des vases communiquants. Dès que l’on ouvrira le robinet, l’eau s’écoulera de A dans B jusqu’au moment où les deux réservoirs seront remplis à la même hauteur et où la pression retombera. Il en va de même pour l’électricité. Pour avoir un courant, il faut également avoir une différence de pression électrique entre deux corps. On appelle cette différence de pression la DIFFÉRENCE DE POTENTIEL ou tout simplement la TENSION (symbole U). La tension électrique est représentée par le symbole U et est exprimée par l’unité volt (V). Par exemple: U = 220 V. Nous étudierons plus loin la manière de mesurer cette tension. TENSION PLUS ÉLEVÉE = PLUS DE PRESSION = PLUS D’ÉLECTRICITÉ SPANNING TENSION TENSION PLUS BASSE = MOINS DE PRESSION = MOINS D’ÉLECTRICITÉ volt (V) LA TENSION EST À L’ÉLECTRICITÉ CE QUE LA PRESSION EST À L’EAU SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN 6 I.2. INTENSITÉ Symbole I – Unité = 1 A (ampère). Si nous relions entre eux nos deux atomes ou corps ou réservoirs d’eau, des électrons ou de l’eau se déplaceront d’un point à un autre. On appelle ce déplacement d’électrons COURANT D’ÉLECTRONS ou INTENSITÉ ÉLECTRIQUE. On peut constater que, plus la différence de niveau est importante, plus le débit sera élevé et que, plus le tuyau de raccordement entre les deux réservoirs sera gros, plus il y aura de débit. Il en va de même pour l’électricité: plus l’intensité du courant électrique est élevée, plus les fils (conducteurs) doivent être épais. Si l’on place un conducteur entre une borne de charge positive et une borne de charge négative, les électrons libres du conducteur sont attirés par le pôle positif. Ce déplacement d’électrons dans le conducteur s’appelle l’INTENSITÉ ÉLECTRIQUE. compteur litres 7 L’intensité électrique est représentée par le symbole I et est exprimée par l’unité ampère (A). Exemple: I = 15 A. On peut également mesurer l’intensité électrique, mais nous y reviendrons plus loin. INTENSITÉ DU COURANT ampère (A) QUANTITÉ D’ÉLECTRICITÉ QUI PEUT TRAVERSER UN CONDUCTEUR DÉTERMINÉ EN CAS DE TENSION IDENTIQUE, IL Y AURA PLUS D’ÉLECTRICITÉ QUI POURRA PASSER DANS UN CONDUCTEUR DE GRANDE SECTION QUE DANS UN CONDUCTEUR DE FAIBLE SECTION SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN 8 I.3. RÉSISTANCE Symbole R – Unité = 1 Ω (ohm). Si nous voulons raccorder entre eux nos deux réservoirs d'eau, il nous faudra utiliser un tuyau ou un flexible. Pour le transport de l'électricité, il nous faut un CONDUCTEUR. Comparons à nouveau avec les deux réservoirs d’eau. Nous constatons alors que l’apport d’eau est à son maximum quand le diamètre du tuyau est large, que sa longueur est réduite, que ses parois sont lisses et qu’il y a peu de coudes. En d’autres termes, il y a peu de RÉSISTANCE. Calcaire Par contre, l’apport d’eau est faible lorsque le diamètre du tuyau est étroit, que ses parois sont rugueuses, que sa longueur est importante et qu’il y a beaucoup de coudes. En d’autres termes, la RÉSISTANCE EST ÉLEVÉE. PLUS LA SECTION D’UN CONDUCTEUR EST FAIBLE, PLUS LA RÉSISTANCE AUGMENTE ET DONC AU PLUS VITE, POUR UN MÊME COURANT, CE CONDUCTEUR VA CHAUFFER, ROUGIR ET FONDRE RÉSISTANCE ohm (Ω) LA RÉSISTANCE DÉPEND DE LA LONGUEUR, DE LA SECTION ET DE LA NATURE DU MATÉRIAU SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN 9 Nous pouvons une nouvelle fois faire une comparaison avec l’électricité. ON APPELLE RÉSISTANCE ÉLECTRIQUE LA GÊNE QUE LES ÉLECTRONS RENCONTRENT DURANT LEUR DÉPLACEMENT. Dans la nature, on parle de: CONDUCTEURS: ce sont des matériaux qui laissent bien passer le courant électrique. Par exemple: le cuivre, l’aluminium. ISOLATEURS: ce sont des matériaux qui empêchent le déplacement des électrons. Par exemple: le bois, le verre, la porcelaine. La résistance électrique est représentée par le symbole R et est exprimée par l’unité ohm Ω (*). Exemple: R = 10 Ω. Schématiquement, on représente une résistance par le symbole suivant: (*) Loi d’Ohm: U(V) = R(Ω) x I(A) = volt U(V) I(A) = ––– = ampère R(Ω) U(V) R(Ω) = ––– = ohm I(A) 10 I.4. PUISSANCE Symbole P – Unité = 1 W (watt). La puissance P d’un appareil = la quantité d’énergie électrique absorbée par seconde dans l’appareil de consommation (et convertie en travail) En mécanique, la puissance d’un objet (une voiture, p. ex.) est déterminée par la force appliquée à l’objet et la vitesse à laquelle il se déplace. La puissance = la force x la vitesse. On peut comparer la force à la tension électrique U (exprimée en volts). On peut comparer la vitesse à l’intensité I (exprimée en ampères). Ou: La puissance = la tension x l’intensité P=UxI 1W=1Vx1A P=UxI P I = –– U P U = –– I Application : prenons par exemple un appareil: puissance = 2300 W (watts) tension = 230 V (volts) P L’intensité du courant I = –– = 10 A U Quel fusible allons-nous utiliser? (exprimé en A (ampères)) Attention! Lorsque l’on place un disjoncteur dans le circuit d’un boiler ou chauffe-eau à accumulation, il faut tenir compte du fait qu’il va se déclencher après ± 1 heure à pleine charge. Exemple: chauffe-eau 2300 W, tension 230 V = 10 A. 11 En théorie, un disjoncteur de 10 A devrait suffire. En pratique, ce disjoncteur sera soumis pendant six heures à une charge de 10 A qui a pour effet de le faire déclencher après ± 1 heure. Nous placerons donc ici un disjoncteur de 16 A. Nous pouvons voir, au tableau suivant, quels fusibles utiliser à une puissance déterminée du chauffe-eau, ainsi que la section du conducteur et du conducteur de protection que nous devons utiliser. Si nous plaçons des disjoncteurs, nous ne les soumettrons jamais à une charge maximale parce que la production d'eau chaude implique un temps de charge de plusieurs heures. Type de circuit Section minimale des fils (mm²) Courant nominal du fusible Capacité du disjoncteur automatique Eclairage 1,5 10 A 16 A Prises 2,5 16 A 20 A 4x4+4 6 (monophasé) 20 A 25 A – 32 A 25 A 32 A – 40 A 4x4+4 2x6+6 20 A 25 A 6 10 25 / 32 A 40 / 50 A 32 / 40 A 50 / 63 A Machine à laver (1 appareil par circuit) Cuisinière (4 taques) + four Pour puissances supérieures SOURCE: VYNCKIER - GENT 12 I.5. PRODUCTION D’ÉLECTRICITÉ Il convient d’établir une distinction entre l’électricité NATURELLE et l’électricité ARTIFICIELLE. La forme la moins utilisable est l’électricité naturelle. On entend par là l’électricité STATIQUE et la FOUDRE. L’électricité artificielle, pour sa part, peut être subdivisée en deux grands groupes: • LE COURANT CONTINU ou électricité qui ne recourt pas à des éléments mobiles. Exemples: pile, batterie, thermocouple, cellule solaire, génératrice. • LE COURANT ALTERNATIF ou électricité résultant de l’utilisation d’éléments rotatifs ou mobiles. Exemple: dynamo, alternateur, onduleur. I.5.1. TENSION CONTINUE, TENSION ALTERNATIVE Dans la production de tension, on peut encore parler de: TENSION CONTINUE: tension qui ne change jamais de signe. Elle est produite dans toutes les sources statiques et dans une dynamo. TENSION ALTERNATIVE: tension qui change de sens. Cette tension est produite dans un alternateur. SOURCE: UCAR SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN 13 I.5.2. PRODUCTION DE TENSION ALTERNATIVE Pour produire une tension de manière dynamique, on utilise l’un des phénomènes propres à l’électricité. Plus particulièrement, lorsqu’un courant traverse un conducteur, ce conducteur se comporte comme un aimant, c.-à-d. qu’un champ magnétique se crée autour de chaque conducteur au moment où celui-ci est traversé par un courant. Les scientifiques ont découvert que l’inverse est également vrai, c.-à-d. que lorsque nous déplaçons un conducteur dans un champ magnétique, une tension se produit à l’intérieur du conducteur. C’est sur la base de cette propriété qu’on a mis au point des machines qui vont nous fournir de la tension selon cette méthode. Dans la pratique, on utilise des alternateurs. Ces machines sont actionnées par des turbines à vapeur. La vapeur est fournie par des chaudières géantes qui utilisent le charbon, le gaz naturel, le mazout ou la matière fissile comme source de chaleur. On appelle ce type de centrales les centrales THERMIQUES. Les centrales qui utilisent la force de l’eau comme source d’énergie s’appellent les centrales HYDROÉLECTRIQUES. On trouve peu de centrales de ce type dans notre pays. Un alternateur fonctionne comme suit: si l’on fait tourner un aimant à vitesse constante (à l’intérieur ou à côté d’une bobine), un CHAMP MAGNÉTIQUE va se former dans la bobine. Ce champ magnétique alterne continuellement son INTENSITÉ et sa DIRECTION. En raison de ce CHAMP MAGNÉTIQUE ALTERNATIF, on va produire une TENSION INDUITE qui change, elle aussi, de GRANDEUR et de DIRECTION. On appelle TENSION ALTERNATIVE la tension obtenue de la sorte. tension 1 période = 360° SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN 14 Le temps que met une tension alternative ou un courant alternatif pour effectuer un cycle complet s’appelle une PÉRIODE. Toutefois, si l’on a plusieurs périodes par seconde, on parlera de FRÉQUENCE. La fréquence de notre réseau d’éclairage est de 50 hertz (ou 50 Hz). Cela veut dire qu’il y a 50 périodes pendant un laps de temps d’une seconde. Attention! Ce n’est pas toujours vrai. Si vous prenez le réseau d’éclairage américain, vous aurez une fréquence de 60 Hz. Mais, si au lieu d’utiliser une seule bobine, on en utilise trois qui sont décalées l’une de l’autre de 120°, on ne produira pas un courant monophasé mais un courant triphasé. tension E On parle généralement de FORCE MOTRICE ou triphasé. E1 bobine 1 E2 bobine 2 E3 bobine 3 temps SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN 15 I.6. 230 VOLTS, 400 VOLTS (220 V, 380 V) En principe, toutes les nouvelles installations sont raccordées au réseau en monophasé. Si ce n’est pas possible autrement ou si l’on a besoin de beaucoup d’énergie, on effectuera un raccordement triphasé. On rencontrera les possibilités de tension suivantes sur le réseau de distribution actuel: 230 V (monophasé) Avec ce raccordement, l’alimentation du tableau de distribution est assurée par deux conducteurs. On mesurera toujours une tension de 230 V entre ces deux conducteurs. 3 x 230 V Sur ce réseau, la tension entre les phases est de 230 V. Dans ce cas, l’alimentation du tableau de distribution sera assurée par 3 fils. Avec le 3 x 230 V, il n’y a pas de conducteur neutre. 230/400V Sur le réseau 230/400 V, on utilise toujours le conducteur neutre. Sur ce réseau, on mesure 400 V entre les différentes phases et 230 V entre une phase et le conducteur neutre. SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN ATTENTION! Actuellement (2006) tous les réseaux européens sont uniformisés. Cela veut dire que le 220 V est devenu du 230 V et que le 380 V est devenu du 400 V. 16 II. MESURE DES GRANDEURS ÉLECTRIQUES II.1. APPAREILS DE MESURE Tout comme certains appareils permettent de mesurer la pression ou la dureté de l’eau, il existe des appareils pour mesurer les grandeurs électriques. Il est important de mesurer pour avoir une connaissance exacte de la situation. Les résultats des mesures nous donneront une meilleure idée du fonctionnement de l’installation. Mais avant de commencer à mesurer, il faut savoir comment fonctionne l’appareil de mesure, comment le lire et le brancher. Les appareils de mesure analogiques sont remplacés, depuis quelques années, par les appareils numériques. La principale raison en est que les appareils numériques sont beaucoup plus précis et sont fortement protégés contre la surcharge ou les erreurs d’utilisation. De plus. les mesures se réalisent plus rapidement avec ces appareils, ce qui facilite le travail. SOURCE: FLUKE SOURCE: GANZ 17 II.2. MESURE DE LA TENSION MONOPHASÉE ET TRIPHASÉE Exemple: le réseau est en 230 V/400 V (nouveaux réseaux). Le client a besoin d’un raccordement monophasé à 230 V. La société de distribution lui fournit 1 phase et le conducteur neutre. Le client a besoin d’un raccordement triphasé à 400 V. Dans ce cas, la société de distribution met à sa disposition les 3 phases et le conducteur neutre. De la sorte, il a 230 V entre le neutre et une phase, et 400 V entre les différentes phases. Anciens réseaux Nouveaux réseaux Exemple: le réseau est en 133 V/230 V (ancien réseau). Le client a besoin d’un raccordement monophasé à 230 V: il reçoit 2 phases de la société de distribution. Le client a besoin d’un raccordement triphasé à 230 V: dans ce cas, la société de distribution met 3 phases à sa disposition. Ce type de réseau ne dispose pas de 400 V. 18 II.3. RACCORDEMENT D’UN CHAUFFE-EAU À ACCUMULATION (ETOILE-TRIANGLE) QUEL FUSIBLE ET QUELLE SECTION DE FIL UTILISER ? Exemple: Nous allons calculer la section des fils et le fusible nécessaires pour le raccordement triphasé d’un chauffe-eau. L’appareil a une puissance de 3000 W (3 kW), comprend 3 résistances ayant chacune une puissance de 1000 W (1 kW) – 230 V et la tension entre les phases est de 3 x 230 V. 3000 : 230 = 13,04 : √3 = 7,54 A (fusible ou disjoncteur de 10 A) SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN Si la tension entre les phases est de 3 x 400 V, nous avons: 3000 : 400 = 7,50 : √3 = 4,33 A (fusible ou disjoncteur de 6 A) SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN Si l’appareil est raccordé en monophasé sur une tension de 1 x 230 V MONO, nous avons le résultat suivant: 3000 : 230 = 13,04 A (fusible ou disjoncteur de 16 A) Maintenant que nous connaissons l’intensité du courant absorbé, nous pouvons déduire la section des conducteurs en nous aidant du tableau ci-après. 19 ATTENTION! Si nous utilisons des disjoncteurs, il est conseillé de placer un disjoncteur de 20 A au lieu de 16 A en présence d’une consommation de courant de 16 A. Un disjoncteur de 16 A déclenche lorsqu’il reste plus d’une heure sous une charge de 16 A. C’est normalement le cas d’un boiler et des appareils à accumulation. Ceux-ci peuvent rester sous tension durant 8 heures. Nous remarquons que la section du fil est de 2,5 mm² lorsqu’on utilise un disjoncteur de 20 A. Le tableau ci-après présente un récapitulatif complet des protections et de la section des fils, et permet aussi de déterminer la charge maximum pour les différentes tensions réseau. Type de circuit Section minimale des fils (mm²) Courant nominal du fusible Capacité du disjoncteur automatique Eclairage 1,5 10 A 16 A Prises 2,5 16 A 20 A 4x4+4 6 (monophasé) 20 A 25 A – 32 A 25 A 32 A – 40 A 4x4+4 2x6+6 20 A 25 A 6 10 25 / 32 A 40 / 50 A 32 / 40 A 50 / 63 A Machine à laver (1 appareil par circuit) Cuisinière (4 taques) + four Pour puissances supérieures 20 II.4. RECHERCHE DES DÉFECTUOSITÉS Les appareils de mesure ou crayons testeurs permettent de vérifier si l’on a affaire à une DÉFECTUOSITÉ MÉCANIQUE ou ÉLECTRIQUE. Lorsqu’un appareil ne fonctionne pas, il faut commencer par vérifier s’il n’y a pas d’indices extérieurs susceptibles de fournir des indications sur la panne. Par exemple: on peut se baser sur l’odeur pour constater éventuellement qu’un appareil ou un de ses éléments a brûlé par surchauffe. La couleur de l’élément peut également constituer un indice. En deuxième lieu, on vérifiera si l’appareil est encore alimenté en électricité en mesurant la tension à différents endroits. Il se peut très bien qu’il s’agisse d’un fusible fondu, d’un disjoncteur qui a déclenché, d’une coupure de câble ou d’un différentiel qui a déclenché. Lorsqu’une sécurité est entrée en action, on recherchera, tout en la réparant, la raison pour laquelle elle est entrée en action. Sinon, cela n’a aucun sens d’effectuer la réparation. Le dépannage consiste à remplacer l’élément défectueux et à remettre l’installation ou l’appareil en ordre sans modification. On peut facilement réparer soi-même les défectuosités simples, comme une coupure de câble, une sécurité qui fonctionne mal ou un moteur brûlé. Mais quand on constate qu’il y a un problème dans la commande électronique complexe de pompes ou du chauffage central, il vaut mieux faire appel à un technicien de la firme ou à un spécialiste. Celui-ci remplacera les éléments défectueux par des pièces d’origine et remettra en service l’appareil ou l’installation. Si vous constatez une défectuosité mécanique, vous pouvez la réparer vous-même au moyen d’outils appropriés. Il suffit de communiquer au fournisseur les données figurant sur la plaquette d’identification de l’appareil, pour qu’il vous fasse parvenir les bonnes pièces de rechange. Si la réparation pose problème, faites venir un technicien ou emportez l’appareil chez le fabricant. Réparez toujours avec des pièces d’origine, sinon vous risquez d’autres pannes. Un bon conseil: UN ENTRETIEN RÉGULIER PRÉVIENT GÉNÉRALEMENT LES GROSSES PANNES ET LES GROS FRAIS. SOURCE: ATHLET 21 III. PRESCRIPTIONS D’INSTALLATION Le RGIE ou Règlement Général sur les Installation Électriques est formel. Seul est autorisé le matériel pourvu de la marque CEBEC et d’un AGRÉMENT EUROPÉEN complété, depuis le 1/1/96, du marquage CE. CEBEC Belgique SEMKO Suède KEMA Pays-Bas SETI Finlande VDE Allemagne ÖVE Autriche UTE France IMQ Italie DEMKO Danemark AEE Espagne NEMKO Norvège IPQ Portugal SEV Suisse BS GrandeBretagne Lloyd’s Register of Shipment ASTA SOURCE: VYNCKIER - GENT Toutes les habitations neuves doivent répondre aux nouvelles réglementations. Les habitations datant d’avant 1981 seront mises en conformité avec le RGIE lorsqu’elles subiront des modifications importantes (rénovation). III.1. MISE À LA TERRE Le système de mise à la terre a principalement pour but de protéger les personnes contre les électrocutions par contact indirect, c’est-à-dire contre l’apparition d’une tension dangereuse sur la masse d’un appareil électrique lors d’un défaut d’isolation. Quand il n’y a pas de prise de terre ou qu’elle ne suffit pas, le courant anormal peut être conduit, en tout ou en partie, par le corps de la personne qui touche l’appareil défectueux. ABSENCE DE PRISE DE TERRE OU RÉSISTANCE DE DISPERSION TROP ELEVEE SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN 22 Auparavant, on réalisait une prise de terre en reliant un fil de cuivre à un piquet spécial enfoncé dans le sol. Cette méthode n’est plus acceptée que comme terre complémentaire lorsque la boucle de terre est insuffisante ou dans les constructions qui datent d’avant octobre 1981. EMPLACEMENT DE LA BOUCLE DE TERRE DANS UNE CONSTRUCTION NEUVE FONDATION BÉTON INSTALLATION D’UNE PRISE DE TERRE La prise de terre est réalisée conforméPLEINE TERRE ment aux dispositions de l’article 69 du OU SABLE RGIE et sa résistance de dispersion est inférieure à 100 Ω. BOUCLE DE MISE À LA TERRE Pour toute nouvelle construction dont le fond de fouille des fondations atteint au SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN moins 0,60 m, le dispositif minimum comporte une boucle de terre disposée à fond de fouille. Cette boucle de terre est constituée d’un conducteur plein en cuivre nu ou en cuivre plombé de 35 mm2 de section ronde, sans soudure. Les extrémités de cette boucle de terre sont connectées à la borne inférieure de la barrette de sectionnement à la terre. Art. 70-05 du RGIE Pour permettre la mesure de la résistance de dispersion de la prise de terre, il est indispensable de prévoir un dispositif de coupure (barrette de sectionnement) qui est démontable uniquement à l’aide d’un outil. Par. 2-05 Arrêté Ministériel du 6-10-1981 La boucle de terre est placée contre les terrains nus à fond de fouille. Elle est recouverte de bonne terre de manière à n’être en aucun cas, en contact avec les matériaux constituant les murs de fondations (mortier, béton, armature métallique…). Pour fixer éventuellement le conducteur de terre au sol du fond de la fouille, sont uniquement utilisés des objets en cuivre ou en une matière n’ayant pas d’action corrosive sur le cuivre constituant la boucle de terre. Les piquets de terre doivent être placés en dehors de la boucle de terre. PIQUET ENFONCÉ À LA VERTICALE BARRETTE DE SECTIONNEMENT SOURCE: AIB - VINÇOTTE - BRUXELLES SOURCE: LEGRAND - DIEGEM 23 Le RGIE stipule que tous les appareils électriques doivent être équipés d’une prise de terre (symbole ). Mais il y a des exceptions à cette règle. Les prises dotées d’un transformateur de sécurité, les pièces des circuits électriques alimentés à très basse tension de sécurité (12 V et 25 V) et les appareils à double isolation (reconnaissables au symbole ) ne peuvent pas être raccordés à la terre. Le raccordement à la terre des parties métalliques de ces appareils ne ferait qu’accroître le risque d’électrocution. Le règlement stipule aussi que seules peuvent être utilisées les prises équipées d’une BROCHE DE TERRE et d’une SÉCURITÉ ENFANTS. Les PRISES DE TERRE À CONTACTS LATÉRAUX sont INTERDITES! Lorsque le conducteur de protection (mise à la terre) fait partie des conduites de l’installation, sa section doit être au moins égale à celle des conducteurs ou égale à 1,5 mm² s’il bénéficie d’une protection mécanique, c.-à-d. quand le conducteur est inséré dans un tube. Si le conducteur ne bénéficie pas d’une protection mécanique, il faut prévoir une section minimum de 4 mm². Quand un circuit d’éclairage est réalisé avec des conducteurs de 1,5 mm², le conducteur de protection doit aussi avoir une section de 1,5 mm². Le RGIE prévoit également deux possibilités d’installations: • installation dont la résistance de terre < 30 ohms Les appareils d’utilisation à poste fixe, les dispositifs de réglage et les socles de prises de courant qui sont admis dans les salles d’eau, salles de douches, salles de bains, les dispositifs servant au raccordement des lessiveuses et lave-vaisselle sont protégés par un dispositif distinct de la protection à courant différentiel résiduel à haute et très haute sensibilité (30 mA). • installation dont la résistance de terre est comprise entre 30 et 100 ohms Il faut des différentiels de 30 mA supplémentaires: un pour l’ensemble des circuits d’éclairage et un pour chacun des autres circuits ou groupe de circuits comprenant au maximum 16 prises simples ou multiples (2 circuits). Un interrupteur différentiel de 100 mA est autorisé pour les circuits qui alimentent la cuisinière électrique, le congélateur et/ou le frigo. Les installations dont la résistance de terre est supérieure à 100 ohms sont interdites. Un conducteur de protection (terre) doit être bien identifiable. C’est pourquoi on lui a attribué la couleur JAUNEVERT. L’emploi de fils électriques VERTS et JAUNES est donc interdit pour des raisons de sécurité. 24 PRISE BELGE PRISE EUROPÉENNE BROCHE DE TERRE AUTORISÉE MAUVAIS TERRE LATÉRALE + BROCHE DE TERRE AUTORISÉES BON MAUVAIS PRISE ALLEMANDE TERRE LATÉRALE INTERDITE BON SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN 25 III.2 LIAISONS ÉQUIPOTENTIELLES Même en présence d’une bonne mise à la terre, il est toujours possible que des éléments conducteurs qui ne font pas partie de l’installation électrique soient mis sous tension. Pour éviter ce risque, il faut commencer par relier entre eux et à la terre tous les éléments conducteurs accessibles de la construction et toutes les conduites de gaz, eau et chauffage central. C’est ce qu’on appelle les liaisons équipotentielles. LIAISONS ÉQUIPOTENTIELLES DANS LA SALLE DE BAINS GAZ PRISE EAU FROIDE LIAISONS ÉQUIPOTENTIELLES SUPPLÉMENTAIRES LIAISONS ÉQUIPOTENTIELLES PRINCIPALES CONDUITES D’ÉVACUATION CHAUFFAGE CENTRAL BOUCLE DE TERRE SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN LIAISONS ÉQUIPOTENTIELLES SUPPLÉMENTAIRES ARRIVEE D’EAU BAIGNOIRE LIAISONS ÉQUIPOTENTIELLES SUPPLÉMENTAIRES ÉVACUATION D’EAU SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN 26 On entend, par éléments conducteurs d’une construction, les supports métalliques, fers à béton, grilles métalliques de protection (p. ex. du chauffage par le sol), châssis en aluminium, dormants métalliques, etc. En outre, des liaisons équipotentielles supplémentaires sont nécessaires dans la salle de bains. Celles-ci relient les éléments métalliques tels que baignoire, receveur de douche, conduites d’eau, radiateurs, chambranles métalliques et chauffe-eau entre eux et à la terre. L’ensemble des machines et appareils (y compris les lampes), même alimentés par des prises, rentrent également dans cette liste. Pour réaliser des liaisons équipotentielles supplémentaires, on peut utiliser un conducteur vert-jaune de 2,5 mm² si celui-ci est protégé mécaniquement ou de 4 mm² (sans protection mécanique). III.3 LOCAUX HUMIDES III.3.1. GÉNÉRALITÉS On accordera une attention toute particulière aux locaux humides (salle de bains, buanderie, sauna, douche et piscine). On prendra les précautions suivantes: – tous les circuits présents dans la salle de bains seront protégés par un disjoncteur différentiel de 30 mA; – on n’utilisera, dans le volume-enveloppe, que du matériel à très basse tension de sécurité (chauffeeau IPX4); – l’appareil d’alimentation de cette très basse tension se trouvera en dehors du local; – on n’utilisera, dans le volume de protection, que du matériel à basse tension de sécurité de 25 V; – l’appareil d’alimentation de cette basse tension de sécurité se trouvera en dehors du local; – il n’y aura pas de prises, d’interrupteurs, d’appareils de commande, de thermostats et d’appareils électriques (sauf chauffe-eau IPX4) dans le volume de protection et dans le volume-enveloppe; – on utilisera uniquement des interrupteurs bipolaires pour mettre l’éclairage en service; – on n’utilisera que du matériel et des appareils étanches à l’eau ou aux éclaboussures (reconnaissables à leur numéro IP) dans les locaux humides. – les appareils de chauffage mobiles sont interdits. ON ÉVITERA TOUT CONTACT AVEC UN APPAREIL ÉLECTRIQUE LORSQU’ON A LES MAINS MOUILLÉES OU HUMIDES. 27 III.3.2. INDICES DE PROTECTION Le degré de protection des enveloppes pour le matériel électrique basse tension est défini par deux codes : • l’indice de protection IP, défini par la norme NF EN 60-529. Il est caractérisé par 2 chiffres relatifs à certaines influences externes : – 1er chiffre : (de 0 à 6) protection contre les corps solides, – 2e chiffre : (de 0 à 8) protection contre les liquides, • le code IK, défini par la norme NF EN 50-102. Il est caractérisé par un groupe de chiffres (de 00 à 10) relatif à la protection contre les chocs mécaniques. 1er chiffre : protection contre les corps solides 2e chiffre : protection contre les liquides IP IP Désignation Désignation 0 pas de protection 0 pas de protection 1 protégé contre les corps solides supérieurs à 50 mm Ø (ex : dos de la main) 1 protégé contre les chutes verticales de gouttes d’eau (condensation) 2 protégé contre les corps solides supérieurs à 12 mm Ø (ex : doigts de la main) minimum exigé pour la protection contre les contacts directs 2 protégé contre les chutes de gouttes d’eau jusqu’à 15° de la verticale 3 protégé contre les corps solides supérieurs à 2,5 mm Ø (ex : fils, outils...) 3 protégé contre l’eau en pluie jusqu’à 60° de la verticale 4 protégé contre les corps solides supérieurs à 1 mm Ø (ex : petits fils, outils fins...) 4 protégé contre les projections d’eau de toutes directions 5 protégé contre les poussières (pas de dépôts nuisibles) 5 protégé contre les jets d’eau de toutes directions à la lance 6 étanche à la poussière 6 protégé contre les projections d’eau assimilables aux paquets de mer 7 15 cm 8 m protégé contre les effets de l’immersion protégé contre les effets prolongés de l’immersion sous pression SOURCE: HAGER 28 Code IK : protection contre les chocs mécaniques Code IK selon la norme NF EN 50-102 (nouvelle désignation) Lettre additionnelle (en option) Protection des personnes contre l’accès aux parties dangereuses Désignation Code IK Énergie de choc 00 non protégé 01 A protégé contre l’accès du dos de la main 0,15 joule B protégé contre l’accès du doigt 02 0,2 joule C 03 0,35 joule protégé contre l’accès d’un outil - Ø 2,5 mm 04 0,5 joule D protégé contre l’accès d’un outil - Ø 1 mm 05 0,7 joule 06 1 joule 07 2 joules 08 5 joules 09 10 joules 10 20 joules Lettre supplémentaire (en option) Information spécifique au matériel Désignation H matériel à haute tension M mouvement pendant l’essai à l’eau S stationnaire pendant l’essai à l’eau W intempéries SOURCE: HAGER 29 III.3.3. ZONES DE SÉCURITÉ (en installation domestique) plafond Zone 0 (intérieur de la baignoire) Aucun matériel électrique n’est admis à l’intérieur de ce volume. Zone 1 (volume-enveloppe) Une tension alternative de 12 V maximum est admise (pour les conduites et les appareils). Un appareil de production d’eau chaude avec degré de protection «IPX4» est admis. Zone 1 bis (sous la baignoire) Seul le matériel destiné aux baignoires de balnéothérapie est admis, à condition que: – la baignoire soit en matériau synthétique; – l’espace sous la baignoire soit difficile d’accès; (La trappe de visite ne peut être ouverte qu’avec des outils.) – les raccordements soient de type permanent; – tout le matériel électrique possède au minimum le degré de protection «IPX4» – le montage du matériel électrique soit effectué 5 cm au-dessus du niveau du plancher (selon NBN-EN 60-335-2-60). Zone 2 (volume de protection) Seuls sont admis dans cette zone: – les conduites et les appareils de max. 25 V; – un chauffe-eau ayant un degré de protection «IPX4»; – les points d’éclairage à 230 V s’ils possèdent un globe de protection et un degré de protection «IPX4» et s’ils se trouvent à au moins 1,60 m du sol; – les appareils de chauffage à poste fixe classe II. Zone 3 (espace en dehors du volume de protection) Sont admis dans cette zone: – le matériel électrique en saillie possédant un degré de protection «IP21»; – les câbles de chauffage ayant un degré de protection «IP21»; – tous les appareils encastrés. 30 Précautions relatives à la pose des conduites: – ne posez jamais les conduites en oblique sur le mur; – respectez le schéma suivant (pour les locaux secs comme pour les locaux humides) en installation domestique seulement. – l’épaisseur de l’enduit de revêtement ne doit pas être inférieure à 4 mm. SOURCE: VYNCKIER - GENT Liaison équipotentielle supplémentaire Cette liaison relie tous les éléments conducteurs étrangers et les masses du matériel électrique dans les volumes 0, 1, 2, 3 et 1 bis, à l’exception des masses du matériel électrique à très basse tension de sécurité. Résistances de chauffage noyées dans le plancher Ces résistances sont admises à condition qu’elles soient couvertes d’un treillis métallique ou qu’elles comprennent une couverture métallique, reliés à la liaison équipotentielle supplémentaire. De plus, le circuit doit être protégé par un interrupteur différentiel de 30 mA. 31 IV. PROTECTIONS Pour protéger son installation contre la surcharge, les courts-circuits et le risque d’incendie, il faut utiliser des fusibles ou des disjoncteurs. IV.1. FUSIBLES On placera le fusible de telle sorte que le circuit soit interrompu si la surcharge est excessive ou dure trop longtemps. matière de remplissage filament Le RGIE stipule qu’il faut protéger chaque circuit et qu’il faut également placer une protection à chaque diminution de section. Un fusible comprend les éléments suivants: – filament d’argent calibré, – matière de remplissage, – broche de calibrage, – broche de contact. broche de calibrage broches de contact SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN Le filament d’argent calibré est conçu pour fondre avant que la température soit suffisamment élevée dans les conducteurs pour endommager l’isolation des conducteurs. Les broches de calibrage rendent les calibres de fusibles ininterchangeables. De ce fait, on pourra placer un fusible de petit calibre dans un circuit prévu pour un fusible de gros calibre, mais pas l’inverse. Ainsi, par exemple, il sera possible de remplacer un fusible de 16 A par un fusible de 10 A, mais il ne peut pas être possible de remplacer un fusible de 10 A par un fusible de 16 A. SOURCE: VYNCKIER - GENT SOURCE: VYNCKIER - GENT 32 SECTION DU FIL, ÉLÉMENTS DE CALIBRAGE ET CONSOMMATEURS 1 mm2 1,5 mm2 2,5 mm2 4 mm2 6 mm2 10 mm2 RELATION ENTRE L’ÉLÉMENT DE CALIBRAGE ET L’INTENSITE (= ampérage) DU COURANT POUR LE FUSIBLE ET LE DISJONCTEUR ROUGE ORANGE GRIS BLEU BRUN VERT SOURCE: VYNCKIER - GENT 33 ATTENTION! La loi interdit de réparer soi-même les fusibles, même si on peut trouver le matériel nécessaire dans le commerce. On remplacera toujours un fusible fondu par un fusible neuf après avoir détecté la cause de la fusion et y avoir remédié. Si l’on désire adapter une installation ancienne, on peut utiliser des disjoncteurs de valeur supérieure pour remplacer les anciens fusibles. 34 SOURCE: ELECTRABEL – ANTWERPEN IV.2. DISJONCTEUR Le disjoncteur se compose d’une partie thermique et d’une partie électromagnétique. On protégera de la sorte convenablement ses circuits contre la surcharge et les courants de court-circuit. On peut donc remplacer les fusibles par des disjoncteurs de calibre plus élevé pour la simple raison que les disjoncteurs réagissent beaucoup plus vite à la moindre surcharge. Alors que les fusibles n’étaient disponibles qu’en exécution unipolaire, les disjoncteurs existent en version unipolaire et multipolaire. Ils existent en version à broches et en version à encliqueter directement sur le rail DIN. SOURCE: VYNCKIER - GENT Le tableau ci-après récapitule les épaisseurs des fils que l’on utilisera ainsi que la protection correspondante. Type de circuit Section minimale des fils (mm²) Courant nominal du fusible Capacité du disjoncteur automatique Eclairage 1,5 10 A 16 A Prises 2,5 16 A 20 A 4x4+4 6 (monophasé) 20 A 25 A – 32 A 25 A 32 A – 40 A 4x4+4 2x6+6 20 A 25 A 6 10 25 / 32 A 40 / 50 A 32 / 40 A 50 / 63 A Machine à laver (1 appareil par circuit) Cuisinière (4 taques) + four Pour puissances supérieures ATTENTION! Lorsqu’on place un disjoncteur dans le circuit d’un chauffe-eau à accumulation ou boiler, il ne faut pas oublier que le disjoncteur déclenchera après ± 1 heure à pleine charge. Par exemple: chaudière 2300 W, tension 230 V = 10 ampères. En théorie, un disjoncteur de 10 A devrait suffire. En pratique, comme nous allons charger ce disjoncteur environ six heures à 10 A, il déclenchera après ± 1 heure. Nous utiliserons donc un disjoncteur de 16 A. Par contre, si l'on veut protéger davantage son installation contre le contact indirect de personnes, c.-à-d. si l'on veut limiter le danger d'électrocution, on utilisera un différentiel (DDR : dispositif différentiel résiduel). 35 IV.3. DIFFÉRENTIEL La protection du différentiel intervient lorsque celui-ci perçoit une fuite ou une perte de courant. Le nombre de différentiels à placer dépend de la valeur de la résistance de dispersion de la boucle de terre. Ainsi, le RGIE prévoit que, quand la résistance de la boucle de terre est inférieure à 30 ohms, on doit placer, à l’origine de l’installation, un différentiel plombable ayant une sensibilité de 300 mA et d’intensité nominale de 40 A minimum. Un différentiel supplémentaire ayant une sensibilité de 30 mA est exigé pour protéger les circuits électriques de la salle de bains et tout ce qui se trouve dans la salle de bains, ainsi que le lave-vaisselle, le lavelinge et le sèche-linge. Le fournisseur d’énergie n’acceptant plus de résistance de terre supérieure à 30 Ω, il faut absolument améliorer (diminuer) la résistance de dispersion. réseau SOURCE: GE POWER CONTROLS BELGIUM - MERELBEKE commutateur bipolaire levier de commutation arrêt a ressort b levier bouton d’essai ressort a arrêt b électro-aimant bobine de courant bobine de courant bobine de tension résistance noyau torique bornes de raccordement consommation SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN 36 Les schémas ci-après permettront de rendre les choses plus claires. Le chemin parcouru par le courant dans le corps dépend de la position du corps par rapport à la terre. Êtes-vous isolé ou non? isolation terre SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN Contact en cas d’isolation complète par rapport à la terre: aucun effet. Par contre, si vous touchez les deux éléments actifs d’un circuit avec les deux mains, le courant circulera dans votre cage thoracique. SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN Si vous n’êtes pas isolé par rapport à la terre, le courant traversera votre corps suivant un chemin qui dépend des parties du corps en contact avec les éléments sous tension et avec la terre. Zones du corps humain où le courant électrique a de l’effet: Zone 1: le courant électrique ne produit pas de réaction; le courant maximum a un ordre de grandeur de 0,5 mA (différent d’une personne à l’autre). Zone 2: le courant électrique n’a pas d’effet physiopathologique: aucun danger pour le cœur. Zone 3: aucun risque de fibrillation cardiaque mais autres phénomènes désagréables qui ne sont généralement pas dangereux (difficultés respiratoires). arrêt cardiaque seuil de fibrillation cardiaque irréversible seuil de paralysie respiratoire crampes musculaires perte de sensibilité Zone 4: le courant peut provoquer une fibrillation cardiaque. Zone 5: danger de mort. SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN 37 L’INTERRUPTEUR DIFFÉRENTIEL DANS LE RGIE Le RGIE (art. 85 et 86) prévoit l’utilisation d’un ou plusieurs interrupteurs différentiels agréés CEBEC dans les installations électriques. 0 0 0 300 mA max. TEST 0 30 mA TEST 10 mA 60 cm volume 2 0 TEST 1. Résistance de terre < 30 ohms SOURCE: GE POWER CONTROLS BELGIUM - MERELBEKE 38 0 0 0 0 100 mA TEST 30 mA TEST 300 mA max. TEST 30 mA TEST 0 30 mA TEST 10 mA 60 cm volume 2 0 TEST 2. Résistance de terre entre 30 ohms et 100 ohms SOURCE: GE POWER CONTROLS BELGIUM - MERELBEKE 39 IV.4. THERMOCOUPLE Un thermocouple comprend deux métaux: du cuivre et du constantan. Ces deux métaux entrent en contact en un seul point et restent isolés par ailleurs. Si l’on chauffe ce point de contact, on pourra constater qu’une tension infime se crée dans le thermocouple et qu’un faible courant électrique se met à circuler. Si l’on renforce ce courant à l’aide d’une bobine, le courant sera assez puissant pour créer un champ magnétique. On utilise ici la propriété électrique suivante: chaque conducteur par lequel circule le courant se comporte comme un aimant. Si l’on prend une bobine en fil de cuivre et qu’on y place un noyau en fer, on constatera que, quand un courant circule dans la bobine, l’ensemble fonctionne comme un aimant, c.-à-d. qu’on a réalisé un électro-aimant. Grâce à cette propriété, on peut utiliser l’électro-aimant relié au thermocouple pour maintenir un clapet de gaz en position ouverte. électro-aimant clapet de gaz constantan cuivre alimentation veilleuse SOURCE: JUNKERS Dans un appareil à circulation de gaz le thermocouple fonctionne de la manière suivante. La partie gaz d’un chauffe-eau ou d’une chaudière comprend 3 clapets gaz essentiels : – clapet de sûreté (vanne électromagnétique), – clapet de gaz (à commande manuelle), – clapet gaz actionné par l’eau. 40 1 4 6 2 3 5 7 8 10 9 1 Alimentation de la veilleuse 2 Thermocouple 3 Brûleur 4 Ressort 5 Soupape de sécurité 6 Électro-aimant (noyau en fer mobile) 7 Clapet gaz (manuel) 8 Ressort 9 Bouton de commande 10 Clapet gaz commandé par l’eau La soupape de sécurité (5) assure, avec le clapet gaz commandé par l’eau (10), la fermeture du gaz dans l’appareil. On enfonce manuellement la soupape de sécurité (5). Pendant ce temps, on enfonce le clapet gaz manuel (7) afin que le gaz ne parvienne plus au brûleur principal. Le gaz s’écoule vers le brûleur de la veilleuse et s’enflamme. Le thermocouple est réchauffé et cette chaleur est convertie en quelques millivolts de tension qui activent un électro-aimant (6). La soupape de sécurité reste ouverte aussi longtemps que la veilleuse brûle. Le clapet gaz manuel (7) s’ouvre lorsque l’on relâche le bouton ou qu’on le tourne en sens inverse (selon le modèle). L’appareil est maintenant prêt à fonctionner. En cas de puisage, le clapet gaz commandé par l’eau (10) s’ouvre et le gaz s’écoule vers le brûleur où il est allumé par la veilleuse. 41 IV.5. CELLULE PHOTOÉLECTRIQUE Il arrive qu’on place également, à titre de pro tection complémentaire, une CELLULE PHOTOÉLECTRIQUE ou résistance LDR (Light Dependent Resistor). Au lieu de détecter la chaleur comme le fait un thermocouple, la cellule photoélectrique vérifiera s’il y a bien eu allumage du gaz ou du mazout. Si la cellule ne perçoit pas de flamme ou de LUMIÈRE, la chaudière de chauffage central se mettra en position de sécurité après quelques secondes et on évitera un accident. Tout comme le thermocouple, la cellule photoélectrique se compose de deux matériaux différents. Au lieu de réagir à la chaleur, elle réagit à la lumière dégagée par les flammes. SOURCE: OMRON - ITALIE IV.6. THERMOSTAT D’EAU CHAUDE DE LA CHAUDIÈRE (AQUASTAT) La chaudière de chauffage central est protégée par une cellule photoélectrique, mais aussi par un THERMOSTAT. Un thermostat sert à régler la température. Il permet de régler et de limiter la température de l’eau du système de chauffage. On peut parfois utiliser le thermostat de chaudière comme limiteur de surchauffe. Cela veut dire que si la température prédéfinie est dépassée, le thermostat entre en action et ouvre un contact. La chaudière va donc se mettre à l’arrêt et l’eau cessera de chauffer. Cette interruption s’accompagne généralement d’un verrouillage. Lorsque la température est retombée au-dessous de la température prédéfinie, il est possible de déverrouiller l’installation, qui peut à nouveau fonctionner normalement. Toutefois, il est conseillé de rechercher la cause de cette surchauffe et d’y remédier. Une sécurité n’entre jamais en action sans raison. IV.7. SÉCURITÉ DE MANQUE D’EAU (pressostat) Si l’on veut protéger sa chaudière de chauffage central contre le fonctionnement à sec, on l’équipera d’une SÉCURITÉ DE MANQUE D’EAU. Cette sécurité n’est rien d’autre qu’un interrupteur manométrique. Celui-ci permet de déterminer s’il y a assez d’eau dans la chaudière. Par exemple, s’il n’y a pas d’eau ou si la pression est trop faible, la sécurité entrera en action. La sécurité de manque d’eau est placée en série avec le clapet de gaz à régulation électrique. Certains appareils sont également équipés d’un KLIXON qui surveille la température du corps de la chaudière. Cet appareil est enclenché en série dans le circuit de sécurité. Le klixon comprend un bilame relié à un contact. Ce contact peut être ouvert ou fermé. Le réenclenchement peut se faire de deux manières: – manuellement: en appuyant sur un bouton; – automatiquement: lorsque le klixon est refroidi. 42 V. L’UTILISATION DE FILS ET DE CÂBLES Pour raccorder un chauffe-eau à accumulation ou une chaudière de chauffage central au réseau électrique, on utilisera des conducteurs isolés à l’aide de PER (Polyéthylène Réticulé). Avant d’acheter les fils, on vérifiera si les conducteurs serviront pour: – un montage encastré, – un montage apparent, – des appareils mobiles, – des appareils fixes. On adaptera la section des conducteurs au courant de charge maximum admissible. On ne peut pas se contenter d’utiliser n’importe quelle section de fil. Le tableau ci-après peut vous aider à opérer votre sélection. Les fils et les câbles doivent respecter certaines normes. Les sections normalisées les plus courantes sont les suivantes: 0,5 – 0,75 – 1,5 – 2,5 – 4 – 6 – 10 – 16 mm² - etc. Les conducteurs connectés à une prise de courant doivent avoir une section minimale de 2,5 mm2. Type de circuit Section minimale des fils (mm²) Courant nominal du fusible Capacité du disjoncteur automatique Eclairage 1,5 10 A 16 A Prises 2,5 16 A 20 A 4x4+4 6 (monophasé) 20 A 25 A – 32 A 25 A 32 A – 40 A 4x4+4 2x6+6 20 A 25 A 6 10 25 / 32 A 40 / 50 A 32 / 40 A 50 / 63 A Machine à laver (1 appareil par circuit) Cuisinière (4 taques) + four Pour puissances supérieures 43 VI. APPAREILS ÉLECTRIQUES: APPAREILS DE PRODUCTION D’EAU CHAUDE VI.1. QUANTITÉ D’EAU CHAUDE NÉCESSAIRE La quantité d’eau chaude utilisée en moyenne sur une journée varie d’une personne à l’autre. Veut-on prendre un bain bien chaud ou l’eau peut-elle être tiède? La baignoire doit-elle être remplie à ras bord ou 15 cm d’eau suffiront-ils? Prend-on une douche longue ou courte? Un exemple rendra les choses plus claires et contribuera à choisir judicieusement l’appareil. Ce sont nos soins corporels quotidiens qui sont la source la plus importante de consommation d’eau. En supposant une température moyenne de l’eau de 40 °C, il faut en moyenne et par personne 130 l pour un bain, 40 l pour une douche et 8 l pour une toilette au lavabo. Si l’on dispose à la cuisine, d’un lave-vaisselle, on aura besoin de moins d’eau chaude. Sinon, il faudra encore compter sur une consommation de 8 l à une température de 55 °C à 60 °C par jour et par personne. Pour nettoyer et préparer les aliments, on peut tenir compte d’une consommation moyenne de 3 l (à une température de 40 °C à 50 °C) par personne et par jour. Si l’on utilise une mini-wash pour la lessive, ou si l’on fait la lessive à la main, on peut compter sur une consommation moyenne de 15 à 20 l par personne et par semaine. 44 VI.2. POSE D’UN APPAREIL DE PRODUCTION D’EAU CHAUDE Effectuez le raccordement hydraulique. Il faut équiper les appareils à accumulation d’un GROUPE DE SÉCURITÉ sur la conduite d’eau froide. Chauffe-eau instantané avec groupe de sécurité 1 mélangeur 2 tuyaux 3 groupe de sécurité 4 entonnoir pour décharge 5 T de branchement Ce groupe est déjà intégré dans les appareils fonctionnant au gaz. Il se compose d’un robinet d’arrêt, d’un clapet antiretour, d’un clapet de sécurité et d’un robinet de vidange. eau froide eau chaude Si nous réchauffons de l’eau dans une cuve SOURCE: DAALDEROP - PAYS-BAS fermée, nous mettons le récipient sous pression (l’eau se dilate!). Pour éviter que la pression devienne excessive, on a recours à un CLAPET DE SÉCURITÉ ou SOUPAPE DE DÉCHARGE. La soupape, qui est réglée à une pression déterminée, s’ouvrira dès que cette pression sera dépassée. De la sorte, de l’eau s’écoulera de l’appareil et la pression retombera à la pression prédéfinie dans le réservoir. C’est pourquoi il est conseillé de surveiller régulièrement le fonctionnement de cette soupape. Tenez bien compte du fait que la quantité D’EAU D’EXPANSION qui s’écoule lors du réchauffement (en cas de réchauffement de ± 10 °C à 65 °C) équivaut à environ 2 % du contenu de l'appareil. Assurez donc une bonne évacuation. CLAPET DE SÉCURITÉ OU SOUPAPE DE DÉCHARGE CLAPET ANTIRETOUR CHAUFFE-EAU À ACCUMULATION ENTRÉE D’EAU FROIDE AVEC DIFFUSEUR ROBINET D’ARRÊT ROBINET DE VIDANGE ENTONNOIR POUR DÉCHARGE SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN CONSEILS • Décentralisez. Il vaut parfois mieux remplacer un gros appareil par plusieurs petits appareils. On peut ainsi réduire la distance entre l'appareil et la prise d'eau, et limiter les pertes thermiques. Si possible: limitez la longueur des tuyaux à 8 m. • Dissociez la production d'eau chaude du chauffage. Il est absurde de faire fonctionner le chauffage central durant les mois d'été pour avoir de l'eau chaude. (Un chauffe-eau mixte peut constituer une solution à ce problème.) • Maintenez une température BASSE. La plupart des appareils électriques peuvent facilement fournir de l'eau à 85 °C. Mais il vaut mieux maintenir la température plus bas. La température idéale est de 60 °C (min. 50 °C, max. 65 °C). On évite ainsi la formation de calcaire, on a moins de pertes de chaleur, un rendement plus élevé de la chaudière, une plus longue durée de vie de l'appareil et on diminue considérablement le risque de brûlure. • Limitez les pertes. 45 Si l’on veut que le rendement de l’appareil reste optimal, il faut être au courant des pertes possibles: • DÉPERDITIONS DE CHALEUR PAR LES CONDUITES: déperditions thermiques dues à une trop grande distance entre l'appareil et le robinet. • PERTES DE RAYONNEMENT ET DE CONDUCTION: celles-ci sont d'environ 2 % pour un appareil à serpentin et d'environ 3 à 8 % pour un appareil à accumulation (selon la température fixée). • PERTES PAR DILATATION pendant le réchauffement: lorsqu'on réchauffe de l'eau de 10 °C à 60 °C, environ 2 % de l'eau à une température de 30 °C sont évacués, sans quoi la pression serait trop forte dans l'appareil. • PERTES À L'ARRÊT: pour limiter ces pertes, il faut choisir un appareil parfaitement isolé. Sinon, l'eau se refroidirait beaucoup trop dans l'appareil aux moments où l'on n'a pas besoin d'eau chaude. • PERTES DE DÉPART: entre le moment où le robinet est ouvert et celui où l'eau chaude s'écoule à la température souhaitée, on perd toujours une petite quantité d'énergie. L'utilisation de robinets thermostatiques permet de limiter cette perte. Perte totale, par mètre de conduite, pour amener la température du tuyau et de son contenu à 60 °C. A : Nombre de calories absorbées par le tuyau. B: Nombre de calories perdues au refroidissement. Capacité des conduites en mm en pouce Perte de calories par mètre contenu en l/mètre A B Total Perte en watt/heure par mètre Tuyaux en acier 12 x 17 3/8 0,12 7 8 15 17 16 x 21 1/2 0,18 10,5 12,5 23 27 22 x 27 3/4 0,35 16 24 38 44 27 x 33 4/4 0,53 23 37 60 70 Tuyaux en cuivre 12 x 10 3/8 0,08 2 5,5 7,5 8,5 15 x 13 1/2 0,13 2,4 2,7 10,3 12 22 x 19,8 3/4 0,32 3,8 22 25,8 50 Une bonne isolation thermique permet de réduire considérablement cette perte et peut donc être judicieuse pour les conduites desservant les robinets distants à puisage fréquent. En outre, il faut s’assurer que l’appareil et les tuyaux ne soient pas exposés au gel. 46 VI.3. CHAUFFE-EAU BOUILLEUR On peut comparer un chauffe-eau bouilleur à une marmite. Pour avoir de l’eau chaude, on y verse le volume voulu puis on la fait chauffer à la température désirée. Ces appareils ne se remplissent pas automatiquement d’eau. Ils possèdent toujours un raccordement à l’air libre. Le réservoir d’eau chaude a une capacité de 5 à 15 litres et une puissance de 2 à 4 kW. Le réservoir est toujours doté d’une cloche graduée ou d’un regard. Le thermostat permet de régler la température entre 30 °C et 100 °C. SOURCE: AEG Lorsque la température fixée est atteinte, l’appareil s’éteint automatiquement. Une protection supplémentaire est prévue contre le chauffage sans eau. N’oubliez pas que, quand on désire de l’eau à haute température, cela peut prendre du temps (environ 6 minutes pour 2 litres d’eau). Comme cet appareil n’est jamais sous pression, il se vide lentement. SOURCE: AEG VI.4 APPAREIL INSTANTANÉ OU À SERPENTIN Le mot le dit bien: cet appareil ne prépare pas une réserve d’eau chaude, mais il fournit de l’eau chaude dès qu’on ouvre le robinet. Les éléments chauffants s’éteignent automatiquement quand on referme le robinet. La température de l’eau de ces appareils dépend: – de la puissance des éléments chauffants, – du débit d’eau chaude, – de la température de l’eau froide. Ces appareils ont généralement une puissance élevée: de 12 à 38 kW voire 100 kW. Le plus petit de ces appareils (12 kW) peut fonctionner à une tension d’alimentation de 3 x 230 V tandis que les plus fortes puissances nécessitent 3 x 400 V, ou 3x230/400 V. Comme ces appareils se situent dans la catégorie des gros consommateurs d’électricité, il faut avoir l’autorisation de la société de distribution pour les placer et les raccorder. 47 Selon le système de commande de ces appareils instantanés, on peut encore établir une distinction entre les TYPES À COMMANDE HYDRAULIQUE, ÉLECTRONIQUE et MIXTE. Les appareils à commande hydraulique n’ont pas d’isolation thermique et possèdent une petite cuve de réserve de 0,3 à 0,9 litre qui fonctionne par différence de pression. Pour obtenir un fonctionnement optimal, on utilisera un mitigeur spécial. Ces appareils existent dans les puissances suivantes: 12, 18, 21 et 24 kW. Les appareils d’une puissance inférieure à 18 kW ne conviennent pas pour une salle de bains. SCHÉMA DE PRINCIPE D’UN APPAREIL INSTANTANÉ BLOC DE CHAUFFE SORTIE DE LA PARTIE ISOLÉE POINT ÉTOILE SERPENTIN DE CHAUFFAGE ENTRÉE DE LA PARTIE ISOLÉE RÉSISTANCE THERMIQUE DE COUPURE RÉGULATEUR DE DÉBIT LAMPE DE CONTRÔLE BORNE CONTACT À BASCULE SÉCURITÉ THERMIQUE CHAMBRE SUPÉRIEURE RELAIS CHAMBRE INFÉRIEURE DISQUE MEMBRANE MEMBRANE VENTURI BORNES DE RACCORDEMENT FILTRE VANNE D’ARRÊT COURANT TRIPHASÉ 380 V ARRIVÉE D’EAU FROIDE SORTIE D’EAU CHAUDE MISE À LA TERRE SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN Ce type d’appareil constitue une réserve d’eau chaude. C’est l’appareil qu’il vous faut si vous avez besoin d’un grand débit. Comme chauffer l’eau demande de l’énergie et que l’énergie coûte de l’argent, ces appareils ne sont économiques que si on peut les utiliser à un tarif électrique avantageux. Nous en reparlerons. Dans ces appareils il y a également lieu de distinguer les appareils à accumulation SOUS PRESSION et les appareils HORS PRESSION ou à basse pression. 48 SOURCE: DAALDEROP - PAYS-BAS VI.5. APPAREILS À ACCUMULATION VI.5.1. APPAREILS À ACCUMULATION SOUS PRESSION Ils se composent d’une cuve fermée qui se trouve en permanence sous pression. Lorsque l’eau est chauffée, la pression peut monter jusqu’à environ 8 bars. Une soupape de décharge est donc nécessaire. Lorsqu’on ouvre le robinet, l’eau froide s’écoule dans la cuve et pousse l’eau chaude vers l’extérieur. La cuve de l’appareil est conçue pour résister à cette pression. Ces appareils sont très bien isolés afin de maintenir longtemps l’eau à température. Leur cuve est généralement en acier émaillé, en cuivre, en inox ou en autre matériau. Pour éviter un entartrage rapide de l’appareil, celui-ci est équipé d’une anode. SOURCE: DAALDEROP - PAYS-BAS L’eau sera réchauffée à l’aide de résistances modulaires ou de résistances immergées. Un thermostat permet de régler la température de l’eau entre 35 °C et 85 °C. On n’oubliera pas, lors de l’installation de ces appareils, le groupe de sécurité composé d’un clapet antiretour, d’un robinet de fermeture et d’un clapet de sécurité. Les appareils d’une capacité de 10 à 30 litres conviennent idéalement pour la cuisine. Leur température maximum est de 70 °C et leur pression de service varie entre 4 et 6 bars (ils sont testés à une pression plus élevée pour des raisons de sécurité). eau chaude eau froide conduit d’échappement limiteur de température bouton de réglage température polyuréthane exempt à 100 % de CFC cuve en cuivre tube thermostatique conduit d’admission élément chauffant matière synthétique résistant aux chocs SOURCE: DAALDEROP - PAYS-BAS 49 Ces appareils ont une puissance électrique élevée et fonctionnent généralement au tarif de jour. A partir d’une capacité de 50 litres, on raccordera l’appareil au réseau au moyen d’un interrupteur préférentiel (dont nous parlerons plus loin). Comme l’interrupteur préférentiel permet à ces appareils de fonctionner le jour mais de préférence la nuit, ils sont en bonne position sur le marché pour les trois raisons suivantes: – ils peuvent alimenter plusieurs robinets; – l’eau peut être obtenue à plein débit; – ils ne nécessitent pas de robinetterie spéciale. SOURCE: AEG VI.5.2. APPAREILS À ACCUMULATION HORS PRESSION Dans ces appareils, la sortie d’eau chaude est toujours ouverte. C’est pourquoi l’appareil n’est jamais sous pression. Quand on tourne à fond le robinet d’eau chaude, de l’eau froide afflue dans l’appareil et repousse l’eau chaude vers l’extérieur. Le mitigeur spécial remplit ici le rôle de soupape de sécurité. Cela veut dire que quand l’eau se réchauffe, l’eau de dilatation sort par le mitigeur. Du fait de leurs petites dimensions et de leur petite capacité, ces appareils conviennent pour les lavabos des toilettes ou des chambres à coucher. Comme ils ne sont jamais sous pression, ils ont une longue durée de vie. La construction simple et l’absence de groupe de sécurité rendent l’appareil peu coûteux. SCHÉMA DE PRINCIPE D’UN RACCORDEMENT BASSE PRESSION - raccordement hors pression MITIGEUR HORS PRESSION ÉVACUATION DE L’EAU CHAUDE D’EXPANSION RACCORDEMENT DE LA CANALISATION D’EAU FROIDE SORTIE D’EAU CHAUDE CHAUFFE-EAU POUR UN SEUL POINT DE PRÉLÈVEMENT ENTRÉE D’EAU FROIDE SOURCE: AEG 50 SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN VI.5.3. CHAUFFE-EAU À ACCUMULATION «CONFORT» Grâce à l’arrivée des nouveaux matériaux et de l’électronique, on trouve encore un autre type de chauffe-eau à accumulation: le chauffe-eau «CONFORT». Le chauffe-eau confort répond de manière optimale aux exigences du consommateur. L’utilisateur dispose d’une quantité illimitée d’eau chaude mais les coûts restent minimes Ce chauffe-eau fonctionne, en fait, selon deux températures de base différentes (40 °C et 65 °C). Le chauffe-eau amène sa capacité totale à une température de 65 °C pendant la nuit puisque le tarif est meilleur marché. Si les prélèvements d’eau chaude sont tellement importants pendant la journée qu’on risque de tomber à court d’eau chaude, le chauffe-eau amènera automatiquement son contenu à 40 °C (en chauffant à basse puissance afin de réduire les coûts). Lors de la mise en service, on réglera la température sur le thermostat interne. Ce réglage de la température peut toujours être adapté aux souhaits de l’utilisateur. Un THERMOSTAT EXTERNE limitera la température de l’eau lors du «réchauffement en journée». Certains appareils indiquent également la quantité d’eau chaude restante. Il est même possible de commander ces appareils à distance (environ 20 m). tôle d’acier galvanisé laquée et émaillée au four tuyau de sortie palpeur de la cuve enveloppe du thermostat avec palpeur thermique cuve en cuivre enveloppe avec élément chauffant isolation polyuréthane plaquette d’identification circuit imprimé tableau de commande de commande SOURCE: DAALDEROP - PAYS-BAS 51 VI.5.4. LE CHOIX RATIONNEL D’UN CHAUFFE-EAU À ACCUMULATION ISOLATION La question «De quelle quantité d’eau chaude avons-nous besoin?» permettra de faire son choix. Quelques donnée fondamentales: – bain: 100 à 200 litres, – douche: 40 à 45 litres, – lavabo: 8 à 15 litres, – température définie: 60 °C pour un chauffeeau de cuisine. Le calcul doit également tenir compte du fait que la consommation est répartie sur les 7 jours de la semaine. On peut donc affirmer: 1 à 2 bains par jour. Pour le chauffe-eau de cuisine, on part de la consommation par lavage et de la fréquence de la consommation: 10 litres d’eau 10 à 15 fois par jour. Le tableau ci-après vous aidera à faire un choix. MANTEAU EXTÉRIEUR POINT DE PUISAGE CUVE INTÉRIEURE PLAQUE DE SUPPORT DES ÉLÉMENTS CHAUFFANTS BRISE-JET RÉGULATEUR DE TEMPÉRATURE PROTECTION DE LA TEMPÉRATURE GROUPE DE SÉCURITÉ SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN Le tableau indique les capacités MINIMUM rationnelles pour le chauffe-eau à accumulation et le chauffe-eau de cuisine. Mais si l’on prévoit que le chauffe-eau à accumulation ne fournira pas suffisamment d’eau, on peut remettre l’appareil en charge grâce à l’interrupteur préférentiel. Les puissances indiquées garantissent une durée de charge maximum de 2 heures quand le boiler est déjà vide à 50 %. Pour un confort total (= ne jamais tomber sans eau chaude), nous choisirons le boiler confort. TARIF BIHORAIRE Consommation journalière Points de consommation ÉVIER LAVABO ÉVIER + LAVABO Nombre de membres de la famille Consommation de nuit + consommation de jour avec interrupteur préférentiel DOUCHE + LAVABO BAIGNOIRE ET LAVABO 1 bain par jour 2 bains par 1 bain jour par jour 2 bains par jour 1-2 10 10 15 50 1500 W 75 2200 W 100 2200 W 150 2400 W 3-4 10 - 15 15 - 30 30 50 1500 W 75 2200 W 120 2200 W 200 3000 W 5-6 15 - 30 30 50 75 2200 W 100 2200 W 150 2400 W 300 3000 W 52 VI.5.5. QUELQUES RÈGLES D’ÉCONOMIE D’ÉNERGIE DANS LA CONSOMMATION D’EAU CHAUDE – Choisissez un chauffe-eau adapté. – Limitez la température: pour éviter l’entartrage, on ne règlera pas le thermostat plus haut que 65 °C. – Faites immédiatement couler le bain à la température voulue. – Utilisez des robinets thermostatiques. – Éteignez les appareils à accumulation pendant la période des vacances. – Dissociez la production d’eau chaude du chauffage. – Quand vous vous lavez au lavabo, ne laissez pas l’eau s’écouler, mais mettez le bouchon. – Limitez la distance entre l’appareil de production d’eau chaude et le robinet à 8 mètres. Décentralisez: placez éventuellement un chauffe-eau supplémentaire. – Isolez les conduites d’eau chaude. – Contrôlez régulièrement le fonctionnement du groupe de sécurité. Un clapet qui goutte n’est pas toujours un clapet qui fonctionne mal; la pression dans la cuve peut parfois être excessive. – Chauffe-eau électrique: utilisez du matériel agréé CEBEC, réclamez le tarif approprié. 53 VI.5.6. CHAUFFE-EAU MIXTE Ce chapitre ne serait pas complet si nous ne parlions pas du CHAUFFE-EAU MIXTE. Nous en parlons en tout dernier lieu car il ne s’agit pas à proprement parler d’un appareil électrique. L’utilisation d’un CHAUFFE-EAU MIXTE permet d’améliorer très simplement le rendement de ces installations. Ce type de chauffe-eau comprend deux unités de chauffe: – tout d’abord l’échangeur de chaleur qui reste raccordé au circuit du chauffage central; – deuxièmement, une résistance chauffante raccordée au réseau d’électricité. Ces deux unités chauffantes permettent un emploi souple de l’appareil. Pendant les mois d’hiver ou la saison froide, l’eau est réchauffée par la chaudière du chauffage central. Pendant l’été ou la saison chaude, on éteint la chaudière de chauffage central et on obtient de l’eau chaude en faisant chauffer les résistances chauffantes. On peut raccorder ces résistances au tarif mixte (avec interrupteur préférentiel) ou au tarif de nuit. chaudière de chauffage central boiler thermostat d’ambiance eau chaude réglage du boiler radiateur 230 V eau froide vase d’expansion 230 V pompe thermostat du boiler minuterie désaération vanne à trois voies SOURCE: DAALDEROP - PAYS-BAS 54 réglage du boiler VI.6. INTERRUPTEUR PRÉFÉRENTIEL Pour produire de l’eau chaude, on peut utiliser de l’électricité au TARIF NORMAL ou au TARIF DE NUIT. L’idéal est de raccorder le chauffe-eau à accumulation au TARIF BIHORAIRE. Cela veut dire que le chauffe-eau chauffera entièrement durant la nuit et que, si l’on manque d’eau chaude pendant la journée, il est encore possible d’en chauffer. Cette solution permet une utilisation souple de l’appareil. Pour rendre cette solution encore plus attrayante, on a recours à un INTERRUPTEUR PRÉFÉRENTIEL. SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN Un interrupteur préférentiel possède quatre positions: 1. position 0: l’appareil est éteint, par exemple pendant les vacances; 2. position AUTO: l’appareil chauffe pendant la nuit (tarif réduit); 3. position MANU: on peut demander un supplément d’eau chaude pendant la journée (tarif plein) 4. position MANU FIXE. Après avoir été réglé sur la position manuelle, l’interrupteur se remet automatiquement en position automatique durant la nuit. On ne peut utiliser un interrupteur préférentiel que si l’on a un COMPTEUR BIHORAIRE et une UNITÉ DE COMMANDE (fournie par la compagnie d’électricité). Le circuit d’un interrupteur préférentiel Compteur Chauffe-eau à accumulation Contact de commande XVB 2x1,52 Contacteur + Fusibles XVB 3x2,52 XVB 3x2,52 SOURCE: ELECTRABEL - ANTWERPEN 55 FONCTIONNEMENT DES INTERRUPTEURS PRÉFÉRENTIELS O O O a u t o m a n u a u t o m a n u a u t o m a n u O Mise hors service en cas d’absence de longue durée. AUTO Réglage sur le tarif bihoraire. Enclenchement et déclenchement réglés par l’impulsion de commande de la compagnie d’électricité ou une minuterie. MANU Pendant la journée, il peut être nécessaire de demander un supplément d’électricité. Si on laisse l’interrupteur en position MANU, il se remettra automatiquement en position AUTO au moment du changement de tarif sous l’action de l’impulsion envoyée par la compagnie d’électricité ou la minuterie. VI.7. A QUOI FAUT-IL FAIRE ATTENTION LORS DE L’ACHAT D’UN CHAUFFE-EAU? • Vérifiez si l'appareil porte bien une marque d'agrément. • Si l'appareil porte une étiquette BELGAQUA, il est conforme à la réglementation des sociétés de distribution d'eau. • N'achetez pas un appareil trop petit. Tenez compte des besoins journaliers et de la distance entre les robinets desservis. • Tenez compte des points suivants pour déterminer la capacité de l'appareil: – composition de la famille, – une douche consomme 40 à 45 litres à 40 °C, – un bain consomme 100 litres d’eau à 40 °C, – un lavabo consomme 8 litres d’eau à 40 °C par toilette, – une vaisselle consomme 20 litres d’eau à 50 °C. • Envisagez une décentralisation éventuelle des appareils. • Consultez la compagnie d'électricité. • Placez toujours l'appareil de production d'eau chaude à proximité du point de consommation. • Achetez un boiler bien isolé. • Étudiez la composition de l'appareil avant de comparer les prix. • Seuls les chauffe-eau électriques dotés du degré de protection IPX4-D peuvent être placés dans les salles de bains. • Pensez au groupe de sécurité ou au mitigeur spécial. Achetez l'appareil trop grand et réglez le thermostat sur 60 °C. Cela vaut mieux que d'acheter l'appareil trop petit et de régler le thermostat sur 70 °C. 56 VI.8. RACCORDEMENT HYDRAULIQUE CONDUITES Lorsqu’on pose des conduites d’eau, il faut éviter d’employer des métaux différents dans une même installation, y compris pour les raccords. Dans tous les cas, le métal le plus noble doit suivre le moins noble, dans le sens de l’eau froide vers l’eau chaude. Le non-respect de ces précautions est cause de corrosion et de dommages internes. Veillez à ce que le raccordement hydraulique soit entièrement conforme aux prescriptions de la société de distribution d’eau locale. MISE EN ŒUVRE DES DIFFÉRENTS MÉTAUX DANS UNE INSTALLATION BON conduite d’eau froide chauffe-eau MAUVAIS conduite d’eau chaude conduite d’eau froide chauffe-eau conduite d’eau chaude Légende: Fe = fer Cu = cuivre Em = émail 57 VI.9. ENTRETIEN + RACCORDEMENT ENTRETIEN • Il est préférable de détartrer les chauffe-eau bouilleurs tous les 3 à 4 mois, selon la dureté de l'eau et la fréquence d'utilisation. • Évitez les robinets qui fuient (sauf si le robinet fait office de groupe de sécurité). • Tous les boilers électriques fonctionnent automatiquement, ils sont extrêmement fiables et ont une durée de vie d'environ 15 ans pour les cuves métalliques et de 25 ans pour les cuves en cuivre. Il vaut mieux détartrer ces appareils tous les 6 à 7 ans. Il ne faut pas oublier non plus de vérifier si le groupe de sécurité fonctionne bien. • Il est rare qu'un boiler électrique tombe en panne. Quand il y a des problèmes, ils sont généralement causés par la dureté de l'eau de distribution. • Évitez les produits de nettoyage mordants ou abrasifs pour l'entretien du mitigeur. RACCORDEMENT Quand on s’apprête à raccorder un appareil de production d’eau chaude sur le réseau d’électricité, il faut toujours travailler suivant les dispositions du Règlement Général sur les Installations Électriques ou, en abrégé, RGIE. Le circuit électrique que l’on pose pour l’appareil de production d’eau chaude exige des conducteurs ayant une section minimum de 2,5 mm². On protégera le circuit à l’aide de fusibles de 16 A ou de disjoncteurs de 20 A. Il ne faut surtout pas oublier de relier l’appareil à la TERRE à l’aide d’un conducteur de protection. Si l’on installe l’appareil de production d’eau chaude dans la salle de bains, il faudra respecter des prescriptions supplémentaires en matière de sécurité, comme protéger l’appareil avec un différentiel de 30 mA. 58 VII. APPAREILS DE RÉGULATION Pour régler et commander l’éclairage ou des moteurs, on peut faire appel à des relais temporisés, des minuteries, des interrupteurs préférentiels, des commutateurs de présence et des thermostats. VII.1. RELAIS TEMPORISÉ On utilise un relais temporisé quand: – un consommateur ne doit rester enclenché que pendant une durée déterminée, – un consommateur doit rester un moment en service après avoir fonctionné, – un consommateur doit se remettre en service un peu après avoir fonctionné. Pour obtenir ce réglage, on utilisera différents mécanismes. La temporisation peut être obtenue grâce à: – un mécanisme pneumatique, – un électromoteur, – un bilame, – un système électronique. En présence d’un relais temporisé pneumatique, l’excitation de l’électro-aimant provoquera l’ouverture d’un soufflet ainsi que l’ouverture et la fermeture de contacts. Le réglage de la vis permet de définir le temps nécessaire pour que le soufflet reprenne sa position normale. Il est possible de la sorte d’obtenir des contacts qui s’ouvrent et se referment avec un certain retard. Ce système était utilisé dans les années 1950 et est toujours en usage comme minuterie pour l’éclairage d’escaliers. contact non temporisé contact temporisé Lorsqu’on a un relais temporisé à électromoteur, on utilise un petit moteur et une série de roues dentées pour obtenir un réglage temporisé. Il est possible d’effectuer un réglage en déplaçant un cavalier sur l’une des roues dentées. On peut ainsi allonger ou raccourcir le temps. Ces appareils existent en différentes versions: – à intégrer dans l’armoire de distribution, – en saillie, – sous forme de prise. 59 Un relais temporisé fonctionnant avec un bilame repose sur le principe que les métaux qui se réchauffent ont des coefficients de dilatation différents. Si l’on enroule un fil de résistance isolé autour d’un bilame, lorsque le courant circulera dans ce fil de résistance, le bilame se réchauffera et se cintrera. On peut ainsi ouvrir ou fermer un contact. Quand le courant ne circule plus dans la résistance, le bilame refroidit et retrouve sa position initiale. La temporisation s’effectue en raccourcissant ou en allongeant la distance du contact du commutateur. Exemple d’utilisation: un ventilateur qui tourne après usage des W.-C. Mais si l’on désire utiliser un minutage beaucoup plus précis, on choisira le relais temporisé électronique. Du fait de sa forme compacte et de ses nombreuses fonctionnalités, ce relais temporisé surpasse tous les autres. Comme les composants électroniques sont moins résistants aux vibrations et à la chaleur, on limitera leur utilisation dans l’industrie lourde. VII.2. MINUTERIE On utilise une minuterie quand on désire qu’une pompe commence à tourner à un moment déterminé pour une durée prédéterminée, ou qu’on souhaite répéter l’opération à divers intervalles. Les minuteries, qui fonctionnent comme une horloge, offrent un grand choix d’intervalles, de fonctions et de mécanismes. Par exemple, on trouve des minuteries actionnées par un petit électromoteur ou une commande électronique. Il est bon de commencer par définir ses besoins et de chercher ensuite la minuterie qui répondra aux exigences posées. Ces minuteries sont utilisées pour enclencher des appareils au moment, p. ex., où le tarif de nuit est en vigueur. SOURCE: MERLIN-GUERIN, SCHNEIDER - BRUXELLES 60 VII.3. INTERRUPTEURS DE PRÉSENCE Les interrupteurs de présence sont également appelés détecteurs. Les détecteurs sont des appareils qui donnent un ordre qui déclenche l’allumage de l’éclairage. Certaines versions permettent d’utiliser un détecteur pour commander le rinçage dans les toilettes publiques. On distinguera ainsi deux groupes de détecteurs: les détecteurs PIR ou DÉTECTEURS PASSIFS À INFRAROUGE; ils reposent sur le fait que tous les êtres vivants dégagent de l’énergie infrarouge ou de la chaleur. Quand quelqu’un pénètre dans la zone surveillée par le détecteur, celui-ci percevra une modification et émettra un ordre. Différentes versions et possibilités de réglage permettent de trouver le détecteur dont on a besoin. Le DAI ou DÉTECTEUR ACTIF À INFRAROUGE, également appelé parfois CELLULE PHOTOÉLECTRIQUE, émet un rayon lumineux invisible en direction d’un récepteur. Quand ce rayon est interrompu, le détecteur envoie un ordre et fait éventuellement fonctionner un robinet à commande électronique pendant une durée déterminée. Les DAI sont surtout utilisés pour franchir de grandes distances. P. ex. urinoirs, robinets électroniques, allumage automatique de l’éclairage. SOURCE: AQUA - AARTSELAAR SOURCE: AQUA - AARTSELAAR pile 9 V vanne électromagnétique électronique de commande SOURCE: AQUA - AARTSELAAR 61 VII.4. THERMOSTATS Parmi les thermostats, il faut distinguer les thermostats qui protègent un appareil (sécurité de manque d’eau, aquastat) et ceux qui servent à commander une installation de chauffage central. SOURCE: LANDIS & HYR - BRUXELLES C’est de ce dernier groupe que nous parlerons ici. Le thermostat est un commutateur qui enclenche et arrête l’installation de chauffage à une température préréglée (marche-arrêt). Quand la température de la pièce tombe audessous d’une valeur déterminée, il enclenche le chauffage central. Quand la température de la pièce monte au-delà de la température voulue, il coupe. L’écart qui existe entre l’enclenchement et l’arrêt est appelé le différentiel de température (enclenchement différé). Dans sa forme la plus simple, le thermostat d’ambiance consiste en un bilame droit, courbé ou hélicoïdal. Sous l’influence de la température ambiante, ce bilame se déformera en ouvrant ou en fermant ainsi un circuit électrique. Les contacts sont montés directement sur le bilame. Les godets au mercure sont généralement constitués d’une fiole en verre partiellement remplie de mercure. Deux (ou trois) électrodes traversent ses parois. Ce godet à mercure est placé sur le bilame. Lors du basculement de la fiole, le mercure établit (ou rompt) la liaison électrique entre les contacts. Afin d’améliorer le différentiel de température d’un thermostat on peut intégrer une résistance de compensation. Il s’agit d’une résistance thermique qui est mise sous tension quand les contacts se ferment. Ainsi se crée un léger échauffement intérieur qui accélère l’échauffement du bilame. Le thermostat sera à même de déclencher l’installation de chauffage plus vite, réduisant de ce fait l’écart (différentiel) entre la température d’enclenchement et la température d’arrêt. Le raccordement des thermostats à résistance de compensation se fait toujours à trois fils (conducteurs). Les thermostats électroniques sont plus précis que les thermostats à bilame. Certains thermostats électroniques n’actionnent qu’un circuit de chauffage, selon la température demandée. D’autres donnent une tension de sortie, mais ils ne seront pas traités ici. Les thermostats électroniques sont très sensibles. Leur différentiel de température est très petit. L’élément thermiquement sensible est généralement une résistance à coefficient de température négatif, appelée résistance CTN. La variation de résistance est généralement transmise par un circuit électrique. Elle est ensuite convertie en signaux de sortie déterminés, soit en une régulation marche-arrêt. 62 Ces thermostats électroniques sont le plus souvent raccordés avec 2 fils ou sont parfois alimentés par des piles. Les thermostats programmables combinent les fonctionnalités d’une horloge et d’un thermostat classique. Il en existe différentes versions: à moteur ou électroniques. Dans les deux cas, on a la possibilité d’introduire un programme pour faire enclencher/déclencher le chauffage à des moments voulus par le biais de réglage souvent très sophistiqués. Il est même possible d’adapter le programme aux saisons en utilisant également des sondes thermiques extérieures. Le thermostat programmable procure les avantages suivants par rapport au thermostat d’ambiance: – confort thermique amélioré grâce à une distribution plus appropriée et plus régulière de la chaleur; – déperditions thermiques moindres par limitation du nombre de commutations; – réduction des frais de chauffe. Il faut toutefois tenir compte de quelques précautions supplémentaires: – le raccordement sera réalisé selon les prescriptions du fabricant; – le fil utilisé pour le câblage résistera au moins à une température de 105 °C; – la tension d’alimentation sera coupée avant que l’on travaille sur l’appareil; – on veillera à ne pas court-circuiter les bornes de raccordement du bloc de réglage du gaz, sinon le thermostat d’ambiance pourrait être endommagé; – certains fabricants ont leur propre thermostat d’ambiance qui ne peut pas être remplacé par celui d’une autre marque. 63 VIII. TENSION DE SÉCURITÉ Le législateur prévoit des prescriptions de sécurité pour les travaux dans les locaux humides. Ainsi, la plupart des outils électriques utilisés dans ce local fonctionneront à une tension de sécurité de 24 V ou, s’il n’est pas possible de faire autrement, on utilisera un matériel portant le symbole suivant (double isolation). Les transformateurs de sécurité qui servent à alimenter les lampes baladeuses fournissent généralement une tension alternative de 24 V. Sur ces transformateurs, les enroulements primaire et secondaire doivent être particulièrement bien isolés. L’enroulement secondaire ne peut PAS être relié à la terre. Exemple Lorsque nous travaillons dans des citernes, des cuves, etc., nous devons utiliser des lampes baladeuses et des outils à main convenant pour une tension de sécurité de 50 V maximum. Un transformateur de sécurité utilisé sur chantier ne contient pas non plus de pièces métalliques qui pourraient être mises sous tension en cas de défectuosité éventuelle. Les transformateurs de sécurité produisent une tension sans danger pour l’homme ni pour l’animal. La valeur de la tension alternative obtenue de la sorte est de 24 V ou moins (entre 6 V et 24 V). Pour en savoir plus sur l’utilisation (OBLIGATOIRE) de ces appareils, consultez le RGIE et le RGPT. Ne prenez pas ces conseils à la légère, ils peuvent sauver des vies. ÉPILOGUE Si vous avez des doutes sur la bonne qualité de l’installation électrique, prenez contact avec un installateur-électricien. Il se fera un plaisir de vous donner son avis d’expert. De nos jours, le travail avec l’électricité est une affaire d’hommes de métier. L’amateurisme est à proscrire. Il s’agit en fin de compte de votre sécurité! Encore un conseil: choisissez des appareils 64 agréés CEBEC. Ils sont conformes aux normes de sécurité les plus sévères. La liste des appareils agréés peut être obtenue chez: CEBEC, avenue F. Van Kalken 9a, 1070 BRUXELLES Tél. (02) 556.00.20. www.cegec.sgs.com Si vous avez des questions concernant les règlements, consultez un organisme de contrôle agréé. Manuels L’installateur sanitaire •• Les manuels disponibles •• Dessin: les conventions, normes, symboles et définitions •• La pose des canalisations d’eau •• Dessin: lecture de plans appliquée à l’installateur sanitaire •• La préparation de l’eau chaude sanitaire •• Les tuyaux en plomb •• Les tuyaux en cuivre •• Les tuyaux en fonte •• Les tuyaux en acier •• Les matières plastiques: généralités •• La robinetterie sanitaire •• Les canalisations d’incendie et les sprinklers •• L’évacuation des eaux •• Gaz : De l’origine à la distribution - L’installation intérieure •• La combustion des gaz •• Les tuyaux en PVC-U, PVC-C •• Gaz : Les appareils domestiques – La ventilation et les cheminées •• Les tuyaux en PE, PER et double paroi •• Les appareils sanitaires •• Les tuyaux en PP-R et double paroi •• Les technologies annexes •• Les tuyaux en ABS, PB •• L’électricité pour l’installateur sanitaire •• Les tuyaux en grès •• La chimie et la physique pour l’installateur sanitaire •• La préparation de l’eau potable – Le traitement de l’eau et la surpression Fonds de Formation professionnelle de la Construction