Comprendre le facteur énergétique (Ef) dans les chauffe-eau sans réservoir

La méthode de détermination de l'EF est une méthode normalisée de test de la DOE qui simule le modèle d'utilisation de l'eau chaude typique d'un ménage sur 24 heures, ce qui fait de l'EF une mesure utile pour comparer différents types de chauffe-eau et modèles sur un terrain de jeu équitable.

Comment calcule-t-on l'EF: la formule et le protocole d'essai

Comprendre la méthode de calcul vous aide à comprendre pourquoi les chauffe-eau sans réservoir obtiennent souvent des cotes d'EE plus élevées que les chauffe-citernes de stockage. La formule de base est:

EF = (sortie totale de chaleur utile) / (entrée totale d'énergie)

La procédure d'essai DOE (details disponibles sur Energy.gov) comporte les étapes clés suivantes:

• Un nombre fixe de prélèvements d'eau chaude sont effectués à des débits et températures spécifiés sur une période de 24 heures. Les prélèvements imitent les douches du matin, la vaisselle, la buanderie, etc.
• Le chauffe-eau est autorisé à fonctionner en mode normal. Pour les unités de gaz, la teneur en énergie du carburant est mesurée; pour les unités électriques, le kilowatt-heure est mesurée.
• L'énergie thermique totale fournie à l'eau (élévation de la température × débit × chaleur spécifique) est mesurée avec précision.
• Le coefficient d'émission est calculé comme le rapport entre l'énergie thermique fournie et l'énergie consommée par l'appareil (y compris l'énergie de réserve, les feux-pilotes pour les unités à gaz et d'autres sources auxiliaires).

Pour les chauffe-eau sans réservoir, les pertes de réserve sont minimes parce qu'il n'y a pas d'eau stockée pour se refroidir. Cependant, ils ont une petite quantité de masse thermique dans l'échangeur de chaleur, et certaines unités ont une petite «faux charge» pour gérer la condensation ou maintenir une température minimale. La consommation d'énergie dominante se produit seulement lorsque l'eau chaude coule.

Importante mise en garde : la transition de l'EF à l'UEF

En 2015, la DOE a remplacé la FE par le facteur d'énergie uniforme (FUE) pour tous les chauffe-eau fabriqués après avril 2015. La FUE utilise un concept similaire mais ajuste la procédure d'essai pour mieux refléter l'utilisation réelle selon les différentes tailles et types d'unités. De nouvelles étiquettes de chauffe-eau affichent maintenant la FEU plutôt que la FE. Cependant, de nombreux consommateurs continuent de faire référence à la FE, et les unités existantes avec les cotes de la FE sont toujours en service.

Lorsque vous comparez les cotes antérieures de l'EF aux cotes plus récentes de l'EFU, vous devez vous attendre à ce qu'un modèle de l'EF 0,92 ait un EEF proche de 0,90 ou 0,91 Toujours vérifier l'étiquette la plus récente sur l'unité que vous envisagez.

Pourquoi l'EF (ou l'UEF) importe pour les chauffe-eau sans réservoir

Un EF plus élevé signifie que plus de chaque dollar que vous dépensez en gaz ou en électricité chauffe réellement votre eau. Au cours de la durée de vie 15-20 ans d'un chauffe-eau sans réservoir, même une différence de 5% en EF peut se traduire par des centaines de dollars d'économies.

Cependant, EF n'est pas le seul facteur. Les chauffe-eau sans réservoir ont également une limite de débit (galons par minute, ou GPM) qui détermine la quantité d'eau chaude qu'ils peuvent fournir simultanément. Une unité avec un excellent EF mais GPM insuffisant pour votre ménage causera de la frustration.

Gammes EF typiques pour les modèles sans réservoir

Voici des valeurs EF (ou EEF) représentatives pour les catégories sans citernes communes:

• Sans réservoir électrique – EF 0.97 à 0.99. Les chauffages électriques ont une conversion de près de 100 % de l'électricité en chaleur, leur EF est donc très élevé.
• Gas (gaz naturel ou propane) de condensation sans réservoir[ – EF 0,92 à 0,98. Ces unités captent la chaleur latente des gaz de combustion, obtenant un rendement très élevé.
• Gas sans réservoir de non-condensation – EF 0.82 à 0.86. Ils évacueront les gaz d'échappement à chaud directement, perdant une chaleur importante.
• Installation extérieure contre installation intérieure – Les unités extérieures peuvent avoir un EF légèrement inférieur parce qu'elles sont exposées aux intempéries, mais la différence est faible.

Comparez ces derniers avec les chauffe-eau de stockage : stockage de gaz EF 0.59–0.67, stockage de résistance électrique EF 0.90–0.95 et chauffe-eau de pompe à chaleur EF 2.0–3.5 (coefficient de performance, pas EF).

Facteurs qui influencent la FE d'un chauffe-eau sans réservoir

Les fabricants testent les unités dans des conditions de laboratoire idéales. L'EF du monde réel dépend de nombreuses variables. Comprendre celles-ci vous aidera à choisir l'unité appropriée et à l'utiliser de manière optimale.

1. Température de l'eau d'entrée

La température des eaux souterraines varie selon la région et la saison. L'eau fraîche entrante nécessite plus d'énergie pour chauffer, réduisant ainsi la capacité de l'unité à maintenir un débit élevé à la température souhaitée. Cela ne change pas en soi l'EF, mais affecte l'utilisation pratique de l'énergie pour une demande donnée d'eau chaude.

2. Régler la température

Les paramètres de thermostat plus élevés augmentent la température nécessaire, ce qui augmente la consommation d'énergie par gallon. Alors que EF reste constant dans le protocole de test (en utilisant des températures de tirage normalisées), votre consommation d'énergie réelle augmente si vous placez le chauffe-eau à 140°F au lieu de 120°F.

3. Configuration de l'installation

Les tuyaux isolants réduisent les pertes de réserve dans le système de distribution. Les boucles de recirculation, si elles ne sont pas correctement contrôlées, peuvent augmenter considérablement l'utilisation d'énergie parce qu'elles forcent l'unité sans réservoir à tirer fréquemment pour maintenir l'eau chaude dans la boucle. Certaines unités sans réservoir à condensation ont des pompes internes de recirculation avec des capteurs de température qui minimisent cette pénalité.

4. Entretien

Dans les unités de gaz, l'accumulation de suie peut nuire à la combustion. L'élimination et le nettoyage annuels aident à maintenir l'EF nominale. L'incapacité de maintenir l'EF peut dégrader de 5 à 15 % l'EF au fil du temps (Conseils d'entretien du NRDC.

5. Altitude

À des altitudes plus élevées, le gaz naturel contient moins d'oxygène par pied cube, ce qui réduit la puissance du brûleur. Les fabricants sans réservoir dilatent souvent la capacité de la BTU à l'altitude, ce qui peut avoir un effet légèrement sur l'efficacité, car l'unité peut fonctionner plus longtemps pour répondre à la demande.

6. Débit

Un chauffe-eau sans réservoir fonctionne à un rendement maximal lorsque le débit se situe au milieu de sa plage de fréquences, ni trop bas (où l'appareil peut court-cycler) ni trop élevé (où l'efficacité diminue en raison d'un taux de cuisson excessif). Si vous utilisez seulement un filet d'eau chaude, certains modèles ne peuvent même pas s'activer, mais ceux qui le font fonctionneront probablement à un feu faible, ce qui peut être moins efficace.

Comparaison de l'EF sans réservoir avec d'autres types de chauffe-eau

Réservoir de stockage de gaz (conventionnel):[ EF 0.59–0.67. Ce sont les moins efficaces. La majeure partie de la perte est la perte de chaleur de réserve à travers les parois du réservoir et les fumées.

Réservoir de stockage de résistance électrique:[ EF 0.90–0.95. L'EF est élevée parce que les éléments électriques convertissent presque toute l'électricité en chaleur. Cependant, le coût par kWh est souvent plus élevé que le gaz par BTU, et le réservoir perd encore de la chaleur dans les environs.

Heat pomp water heaper (hybride):[ Ils ont un EF généralement déclaré comme 2,0–3,5 (coefficient de performance, pas la même échelle). Ils sont beaucoup plus efficaces que toute résistance ou option de gaz pour la plupart des climats, mais ils coûtent plus cher et nécessitent un espace conditionné. Ils ne sont pas sans réservoir; ils utilisent un grand réservoir de stockage.

Chauffeur à eau solaire:[ EF n'est pas directement applicable parce qu'ils dépendent de l'énergie solaire.

Pour la plupart des ménages qui remplacent un réservoir de stockage de gaz, un chauffe-eau sans réservoir de gaz à condensation offre le meilleur équilibre entre l'efficacité, le coût initial et la liberté opérationnelle.

Au-delà de la FE : Autres critères d'efficacité que vous devriez connaître

Alors que EF (ou UEF) est le numéro d'honneur, les chauffe-eau sans réservoir modernes sont également assortis de cotes supplémentaires:

• – Comme nous l'avons noté, c'est la norme actuelle.
• Cote de première heure (FHR) – Non applicable aux réservoirs sans réservoir parce qu'ils n'ont pas de réservoir de stockage. Pour les réservoirs sans réservoir, la clé est Débit maximal à une élévation de température donnée.
• Efficacité thermique (η th)[ – Certains fabricants l'énumèrent séparément. C'est l'efficacité à l'état stationnaire pendant le tir, généralement 0,94–0,98 pour les unités de condensation.
• Certification Energy Star – Pour obtenir l'étiquette Energy Star, un chauffe-eau sans réservoir de gaz doit avoir une EMU d'au moins 0,90 (varie par taille).Les modèles Energy Star doivent avoir une EMU d'au moins 0,93 (Les modèles Energy Star sont vérifiés par des essais tiers.