Notre cas d’usage : chauffe eau compact de forte puissance

Pour un projet visant le design d’un nouveau chauffe-eau avec un montage mural, notre client avait pour contraintes une solution compact, avec un facteur de forme peu profond (épaisseur réduite), une puissance élevée pour un volume maximal d’eau chaude et une cible marché entrée de gamme nécessitant l’usage de technologie bon marché tout en répondant à des normes de sécurité sévères.

Qu’est ce qu’un chauffe-eau compact?

Sont classés dans la catégorie des petits chauffe-eau ou chauffe-eau compact, des chauffe-eaux à accumulation destinés à alimenter un seul point de puisage comme un lavabo/évier plutôt prévue pour le lavage des mains ou une salle d’eau avec douche.
Ce sont des produits donc la capacité varie de 5 Litres à 30 L environ et se classent selon les profils Européen en catégories XXS à XS.
Il faut distinguer le chauffe-eau compact du chauffe-eau instantané qui chauffe instantanément l’eau avec une résistance de puissance élevée, possible uniquement sur les régions avec des compteurs électriques compatibles.

Quel est le challenge de ce type d’application ?
Le premier challenge de ce type d’application est de fournir un niveau de confort en adéquation avec les besoins qui se mesurent en quantité d’eau chaude équivalente à 40°C (V40). La performance obtenue est une résultante de la taille de la cuve, de la puissance de chauffe de la résistance électrique, du positionnement de la résistance dans la cuve et du facteur de forme du chauffe-eau souvent lié à son lieu installation (sur évier, sous évier, sous plafond).
Le deuxième challenge, est d’assurer la sécurité du produit. Du fait de la taille des cuves réduites, les résistances employées tendent vers des puissances plus élevées qu’un chauffe-eau classique de 50 L et plus. On se retrouve avec des puissances allant de 1,5 k à 2,5kW pour des volumes d’eau de 5L à 30L. Dans ces configurations, on est sur des temps de chauffe complète pouvant être inférieur à 15 mins et un mauvais dimensionnement de la régulation ou de la sécurité peut transformer le chauffe-eau en mini-bombe, les températures élevées engendrant de fortes pressions dans la cuve.
Le troisième challenge, est, selon la région, une efficacité énergétique cible optimale qui dépend pour beaucoup, de la régulation et la résistance. Afin d’assurer la conformité lors de la mise sur le marché, les résultats obtenus en laboratoire sur des prototypes doivent pourvoir être reproductible en grande série et lors de control par des laboratoires certifiés.

Le processus :
Nous avons appliqué le processus projet d’accompagnement en 4 phase (lien vers accompagnement)
Le projet a commencé par un échange pour établir le cahier des charges du produit. Grâce à l’expérience Cotherm sur ce type de produit et la base de données de connaissance établie sur des mesures en laboratoire et terrain, nous avons rapidement convergé et établi des spécifications techniques et une cible prix budget pour l’application compatible avec le marché visé.
Suite a cette échange, commence la phase Design. Nous préparons les échantillons prototype de thermostat et résistance et notre client prépare une cuve échantillon selon les recommandations. En général entre 2 et 3 échantillons de chauffe-eau peuvent être nécessaire dans le cas d’étude de différentes variantes. C’est une phase qui s’est déroulée en 5 semaines correspondant au temps de réalisations de plans validés, et des cuves prototypes, chaque partie disposant d’échantillons pour ses essais.
Suit la phase de qualification de la solution. Cotherm est équipé de laboratoires d’essais configurés selon les différentes normes applicables. Les mesures s’appliquent selon les normes IEC60379 (performance), IEC 60335-1 et IEC 60335-2-21 pour la sécurité et les réglementations de performance énergétique type SASO 2884, EU 2013/812 et 814 suivant la methodde de mesure EN 50 440.
Compte tenu de l’objectif marché, la solution retenue est une régulation de type thermostat à sonde associé avec une forme de résistance en triangle avec un montage en face avant offrant l’option à l’utilisateur de choisir son niveau de température. Cette solution offre la possibilité d’opter pour une option EcoFlex, pour une meilleure classe énergétique pour les régions nécessitant des performances énergétiques élevées, sans changer la structure du chauffe-eau.
Le déploiement s’est dérouler sans encombre, avec une certification de la solution par un laboratoire indépendant sans surprise et une mise en production rapide de quelques semaines après validations des plans définitifs.
Conclusion :
Nous avons su répondre avec une solution combinant thermostat, sécurité et resistance pour un chauffe-eau compact économique pouvant répondre aux marchés traditionnels du chauffe eau électrique, avec un niveau de confort élevé mais ouvert la possibilité d’une version plus performante grâce a la technologie EcoFlex pour les marchés européens.

Chiffres clefs:
Durée du projet : 9 mois
3 prototypes
17 tests réalisés
Quantité : plusieurs dizaines de milliers par an
Control d’efficience : Chaque année sur produit de série
Solution : Résistance cuivre 2,5kW / Thermostat a sonde technologie EcoFlex