Malgré leur prix plus élevé, les réservoirs de chauffe-eau en acier inoxydable sont généralement plus rentables si l'on compare les coûts du cycle de vie et doivent être présentés comme tels.
Les chauffe-eau domestiques sont les véritables piliers du monde mécanique. Souvent exposés à des environnements très difficiles, leur dur labeur est généralement négligé. Côté eau, ils subissent l'attaque de minéraux, d'oxygène, de produits chimiques et de sédiments. Quant à la combustion, les hautes températures, les contraintes thermiques et les condensats des gaz de combustion peuvent endommager gravement les matériaux.
En matière d'entretien, les chauffe-eau sont souvent négligés. La plupart des propriétaires les considèrent comme acquis et ne s'en préoccupent que lorsqu'ils sont en panne ou qu'il y a une fuite. Vérifier l'anode ? Rincer les dépôts ? Existe-t-il un contrat d'entretien ? Peu importe, on s'en fiche. Pas étonnant que la plupart des chauffe-eau aient une durée de vie aussi courte.
Peut-on améliorer la durée de vie relativement courte de ces chauffe-eau ? L’utilisation de chauffe-eau en acier inoxydable est une solution pour l’allonger. L’acier inoxydable est un matériau robuste et durable qui offre une meilleure résistance aux agressions extérieures, tant au niveau de l’eau que du feu, ce qui permet au chauffe-eau de fonctionner longtemps. Le seul véritable inconvénient de l’acier inoxydable réside dans son coût élevé, tant au niveau des matériaux que de la fabrication. Sur le marché très concurrentiel des chauffe-eau, ce coût élevé représente un défi de taille.
L'acier inoxydable est le nom générique des alliages ferreux contenant au moins 10,5 % de chrome. D'autres éléments, comme le nickel, le molybdène, le titane et le carbone, peuvent également y être ajoutés pour améliorer la résistance à la corrosion, la solidité et la formabilité. Il existe de nombreuses combinaisons de ces différents alliages métalliques permettant d'obtenir des « types » et des « qualités » spécifiques d'acier inoxydable. Dire simplement qu'un objet est en acier inoxydable ne suffit pas à lui seul.
Si quelqu'un vous demandait « donnez-moi des tuyaux en plastique », que choisiriez-vous ? Du PEX, du CPVC, du polyéthylène ? Ce sont tous des tuyaux en plastique, mais leurs propriétés, leurs résistances et leurs applications sont très différentes. Il en va de même pour l'acier inoxydable. Il existe plus de 150 nuances d'acier inoxydable, chacune présentant des propriétés et des applications très spécifiques. Les aciers inoxydables utilisés dans les chauffe-eau domestiques sont généralement fabriqués à partir de quelques aciers seulement, le plus souvent les types 304, 316L, 316Ti et 444.
La différence entre ces nuances réside dans la concentration d'alliage. Tous les aciers inoxydables de nuance « 300 » contiennent environ 18 % de chrome et 10 % de nickel. Les deux nuances 316 contiennent également 2 % de molybdène, tandis que la nuance 316Ti contient 1 % de titane. Comparé à l'acier 304, le molybdène confère aux nuances 316 une meilleure résistance globale à la corrosion, notamment une résistance accrue à la corrosion par piqûres et à la corrosion caverneuse en milieu chloré. Le titane de la nuance 316Ti lui confère une excellente formabilité et une grande résistance. La nuance 444 contient du chrome et du molybdène, mais pas de nickel. De manière générale, plus la teneur en nickel, molybdène et titane est élevée, meilleures sont la résistance à la corrosion et la résistance, mais aussi le coût. Lorsqu'on vous présente un chauffe-eau « en acier inoxydable », examinez attentivement les nuances, car elles ne sont pas toutes de même qualité.
L'acier inoxydable est utilisé dans tous les types de chauffe-eau. On le retrouve principalement dans les chauffe-eau à production d'eau chaude sanitaire indirecte et les chauffe-eau instantanés à condensation. Les chauffe-eau indirects sont équipés d'un serpentin de transfert de chaleur interne relié à la chaudière ou au circuit du capteur solaire. Ils sont plus répandus en Europe qu'au Canada en raison de la prédominance des systèmes de chauffage de l'eau hydroélectriques et solaires.
La construction en acier inoxydable représente une part importante des chauffe-eau indirects sur les marchés européens. Au Canada, on trouve des chauffe-eau indirects en acier inoxydable et en acier émaillé, ceux en acier inoxydable étant généralement plus chers. Dans les chauffe-eau instantanés sans condensation, l'échangeur de chaleur est généralement en cuivre. Avec la demande croissante de chauffe-eau à condensation plus performants, les échangeurs de chaleur sont soit entièrement en acier inoxydable, soit une combinaison d'échangeurs primaires en cuivre et secondaires en acier inoxydable. Les chauffe-eau à accumulation à combustion directe restent les plus répandus sur le marché canadien. L'acier au carbone émaillé domine ce segment. L'acier inoxydable est couramment utilisé dans les chauffe-eau instantanés ou à accumulation à condensation.
Pour améliorer l'efficacité de ces appareils, les gaz de combustion doivent être refroidis en dessous du point de rosée afin de libérer la chaleur latente du combustible. Le condensat ainsi obtenu est essentiellement de la vapeur d'eau distillée issue des produits de combustion gazeux ; il présente un pH très bas et une forte acidité. Ce condensat acide doit être évacué par une canalisation, mais le problème majeur réside dans son effet corrosif sur les surfaces de l'échangeur de chaleur du chauffe-eau.
Les échangeurs de chaleur en acier ordinaire ou en cuivre peinent à résister durablement à la condensation des gaz de combustion. L'acier inoxydable, grâce à sa haute résistance à la corrosion et à sa flexibilité, est un matériau de choix permettant de réaliser des échangeurs de chaleur aux formes complexes. De nombreuses marques de chauffe-eau instantanés à condensation utilisent des échangeurs de chaleur en acier inoxydable. Ceci favorise une condensation complète des gaz de combustion dans l'échangeur et permet d'atteindre des coefficients d'efficacité énergétique (EF) élevés, jusqu'à 0,97.
Les chauffe-eau à accumulation à condensation sont de plus en plus utilisés, notamment en raison de certaines évolutions des normes de construction exigeant une meilleure efficacité énergétique. Sur ce marché, on distingue deux types de chauffe-eau. Les modèles à accumulation revêtus de verre intègrent des échangeurs de chaleur à condensation secondaires entièrement immergés. Les serpentins de l'échangeur sont revêtus de verre, tant à l'extérieur (côté eau) qu'à l'intérieur (côté feu), ce revêtement empêchant la condensation des gaz de combustion. Les modèles entièrement en acier inoxydable (cuve et serpentins) sont moins courants, mais il en existe plusieurs.
Le coût initial d'un réservoir à revêtement en verre est effectivement inférieur, et seul le temps dira comment l'échangeur de chaleur résistera aux environnements à condensation difficiles. Ces nouveaux chauffe-eau à condensats affichent des rendements supérieurs aux chauffe-eau à combustion directe traditionnels, avec des rendements thermiques allant de 90 % à 96 %. Face au renforcement constant des normes d'efficacité des chauffe-eau, nous verrons certainement arriver sur le marché des chauffe-eau à condensats à haut rendement toujours plus innovants.
Examinez de plus près les chauffe-eau à accumulation et vous constaterez que la plupart des modèles à combustion directe, à serpentin interne indirect et à réservoir droit sont construits en acier inoxydable et revêtus de verre.
Quels sont donc les avantages de l'acier inoxydable par rapport au revêtement en verre ? Comment convaincre les clients d'investir davantage dans des réservoirs en acier inoxydable ? Le principal avantage de l'acier inoxydable réside dans sa résistance naturelle à la corrosion en eau douce, ce qui prolonge sa durée de vie. Grâce à sa composition en alliages métalliques résistants à la corrosion, les réservoirs en acier inoxydable sont plus robustes et plus durables que les réservoirs revêtus de verre. Les réservoirs en acier inoxydable possèdent une barrière d'oxyde protectrice côté eau qui empêche naturellement la corrosion.
Les réservoirs à revêtement en verre, quant à eux, utilisent ce revêtement pour créer une barrière entre l'acier au carbone et l'eau. Sans cela, l'oxygène et les produits chimiques présents dans l'eau attaqueraient l'acier et le corroderaient rapidement. Comme il est quasiment impossible d'appliquer un revêtement protecteur parfaitement (aucune fissure microscopique ni défaut ponctuel dans la couche protectrice), les réservoirs à revêtement en verre comportent des anodes sacrificielles montées à l'intérieur du réservoir.
Les anodes sacrificielles s'usent avec le temps et, une fois le processus terminé, l'électrolyse commence à éroder les parties en acier exposées à l'intérieur du réservoir. La vitesse d'usure de l'anode dépend de la qualité et de la quantité d'eau utilisée. Les anodes sacrificielles ont généralement une durée de vie de trois à cinq ans et peuvent être remplacées pour éviter d'autres dommages.
En réalité, l'inspection et le remplacement réguliers des anodes sont souvent négligés, ce qui entraîne des fuites et le remplacement de l'ensemble du chauffe-eau. Contrairement aux chauffe-eau à revêtement en verre, les chauffe-eau en acier inoxydable ne nécessitent pas d'anodes sacrificielles pour prévenir la corrosion de leur surface. Par conséquent, il n'est pas nécessaire d'inspecter ni de remplacer l'anode, ce qui permet de réaliser des économies de temps et d'argent sur la maintenance tout au long de la durée de vie du chauffe-eau.
Grâce à cette durabilité accrue et à leur résistance à la corrosion, les réservoirs en acier inoxydable bénéficient souvent de garanties plus longues, certains fabricants offrant même des garanties à vie.
Les cuves en acier inoxydable présentent également l'avantage d'être plus légères que les cuves émaillées, ce qui facilite leur transport, leur manipulation et leur installation. L'épaisseur des parois de l'acier inoxydable utilisé pour les cuves est généralement bien inférieure à celle des cuves similaires en acier émaillé. De ce fait, les cuves émaillées sont généralement beaucoup plus lourdes.
Contrairement aux bocaux à revêtement en verre, les bocaux en acier inoxydable nécessitent moins d'attention lors du transport, et le revêtement en verre peut être endommagé pendant le transport. Si le revêtement en verre du réservoir est endommagé ou fissuré en raison d'une manutention brutale pendant le transport ou l'installation, cela ne sera pas constaté avant que le réservoir ne tombe en panne prématurément.
Les réservoirs en acier inoxydable supportent généralement des températures d'eau plus élevées que les réservoirs à revêtement en verre, et les températures supérieures à 82 °C (180 °F) ne posent aucun problème. Certains réservoirs à revêtement en verre sont sensibles aux contraintes thermiques élevées, ce qui augmente le risque de détérioration du revêtement. Les températures supérieures à 71 °C (160 °F) peuvent poser problème pour certains revêtements en verre. Des applications telles que les chauffe-eau solaires et certaines applications industrielles commerciales peuvent nécessiter le stockage d'eau à haute température.
Il est recommandé de consulter le fabricant des réservoirs à revêtement en verre pour connaître la température maximale de fonctionnement recommandée. Les réservoirs en acier inoxydable sont généralement un meilleur choix pour les applications à haute température.
Il est indéniable que le coût initial d'une cuve en acier inoxydable est supérieur à celui d'une cuve émaillée. Cependant, pour les raisons évoquées précédemment, le coût total de possession d'une cuve émaillée peut s'avérer plus élevé. En comparant ces coûts, les cuves en acier inoxydable sont généralement plus rentables à long terme et cet avantage devrait être mis en avant auprès des clients.
Robert Waters is President of Solar Water Services Inc., which provides training, education and support services to the hydroelectric power industry.He is a Mechanical Engineering Technology graduate from Humber College with over 30 years experience in circulating water and solar water heating.He can be reached at solwatservices@gmail.com.
Des étudiants reçoivent des bourses HRAI. https://www.hpacmag.com/human-resources/students-awarded-with-hrai-bursary/1004133729/
AD Canada organise son premier événement de réseautage pour les femmes du secteur. https://www.hpacmag.com/human-resources/ad-canada-holds-first-women-in-industry-network-event/1004133708/
La demande de permis de construire résidentiels continue de croître. https://www.hpacmag.com/construction/demand-for-residential-building-permits-continues-to-grow/1004133714/
Action Furnace acquiert Direct Energy Alberta. https://www.hpacmag.com/heat-plumbing-air-conditioning-general/action-furnace-acquires-direct-energy-alberta/1004133702/
HRAI récompense ses membres avec les Prix d'excellence 2021. https://www.hpacmag.com/heat-plumbing-air-conditioning-general/hrai-recognizes-members-with-2021-achievement-awards/1004133651/