L'eau dure dans les villes canadiennes : ses effets sur les chaudières, les refroidisseurs et les tours de refroidissement, et dans quels cas un prétraitement industriel s'avère rentable
Réponse rapide : La qualité de l'eau du réseau municipal canadien varie de très douce (à Victoria, environ 17 mg/L) à très dure (dans certains quartiers de Calgary, plus de 270 mg/L). L'eau dure peut entraîner la formation de tartre sur les surfaces de transfert thermique des chaudières et des systèmes de refroidissement, ce qui réduit leur rendement et augmente les coûts d'exploitation.
La dureté correspond à la quantité de calcium et de magnésium dissous dans l'eau, exprimée en milligrammes par litre sous forme de carbonate de calcium (mg/L enCaCO₃). Les stations de traitement municipales rendent l'eau potable, mais une eau qui respecte toutes les normes en matière d'eau potable n'est pas nécessairement adaptée aux systèmes de chauffage et de refroidissement, où les minéraux responsables de la dureté dissous peuvent former du tartre sur les surfaces d'échange thermique.
Cet article présente les indices de dureté publiés pour chaque ville desservie par Pace, explique en quoi la dureté de l'eau affecte les équipements de chauffage et de climatisation, et examine dans quels cas un prétraitement de l'eau à usage professionnel, tel que l'adoucissement ou l'osmose inverse, peut s'avérer bénéfique.
Quelle est la dureté de l'eau dans les villes canadiennes ?
Les chiffres ci-dessous sont tirés du dernier rapport public sur la qualité de l'eau publié par chaque service des eaux. La classification suit les fourchettes indiquées par Santé Canada dans ses directives opérationnelles: eau douce en dessous de 60 mg/L, modérément dure entre 60 et 120, dure entre 120 et 180, et très dure au-delà de 180.
| Ville | Source d'eau | Dureté (mg/L enCaCO₃) | Classification |
|---|---|---|---|
| Vancouver | Les réservoirs de Capilano, Seymour et Coquitlam | Environ 20 (traités, 2025) | Doux |
| Victoria | Réservoir du lac Sooke | 17 (médiane) | Doux |
| Calgary | La rivière Bow (centrale de Bearspaw) et la rivière Elbow (centrale de Glenmore) | 141 à 274 (2025, varie selon les usines et les saisons) | Difficile à très difficile |
| Edmonton | Rivière Saskatchewan Nord | Environ 175 (2025) | Difficile |
| Regina | Lac Buffalo Pound | 208 (2024) | Très difficile |
| Saskatoon | Rivière Saskatchewan du Sud | Environ 160 (après le ramollissement à la chaux en usine) | Difficile |
| Winnipeg | Lac Shoal | Environ 80 (moyenne de 2024) | Modérément dur |
| Toronto | Lac Ontario | 119 (moyenne pour 2025) | Modérément dur |
| Montréal | le fleuve Saint-Laurent | Environ 116 (usines d'Atwater et de Charles-J.-Des Baillets) | Modérément dur |
Sources : Rapport annuel 2025 sur la qualité de l'eau de Metro Vancouver ; District régional de la capitale ; données 2025 sur la qualité de l'eau de la ville de Calgary ; rapport mensuel d'EPCOR Edmonton, janvier 2025 ; rapport 2024 sur la qualité de l'eau potable de la ville de Regina ; ville de Saskatoon ; résultats 2024 relatifs à l'eau traitée de la ville de Winnipeg ; résumé de l'analyse de l'eau potable 2025 de la ville de Toronto ; Ville de Montréal.
Deux mises en garde s’appliquent à tout tableau de ce type. Premièrement, la dureté peut varier selon les saisons. L’usine de Glenmore, à Calgary, a enregistré des valeurs comprises entre 208 et 274 mg/L au premier trimestre 2025 et entre 191 et 216 mg/L au troisième trimestre, ce qui reflète les variations saisonnières des conditions de l’eau de source. Deuxièmement, un bâtiment alimenté par un puits privé ou par un réseau municipal de moindre envergure situé en dehors de ces villes peut présenter une eau bien plus dure. Au Canada, certaines eaux de puits dépassent les 700 mg/L. Le seul chiffre fiable pour un bâtiment donné est celui issu d’une analyse de sa propre eau d’appoint.
Quels sont les effets de l'eau dure sur une chaudière, un refroidisseur ou une tour de refroidissement ?
Le carbonate de calcium devient moins soluble à mesure que l'eau se réchauffe. Ce phénomène est contraire à celui observé pour de nombreux autres minéraux, ce qui signifie que du tartre peut facilement se former sur les surfaces chauffées, telles que les tubes de chaudière, les plaques d'échangeurs thermiques et les résistances des chauffe-eau. Les effets de la dureté varient en fonction de l'équipement et des conditions de fonctionnement.
Chaudières à vapeur
Une chaudière à vapeur produit de la vapeur tout en retenant la plupart des minéraux dissous. Chaque litre d’eau d’appoint apporte une quantité supplémentaire de calcium et de magnésium, qui peuvent se concentrer ou se précipiter sous forme de tartre et de boues. À Regina, une eau d’appoint non traitée présentant une dureté de 208 mg/L (exprimée en CaCO₃) entraînerait une charge de dureté importante dans la chaudière. Le tartre qui se dépose sur les tubes de la chaudière agit comme un isolant, ce qui augmente la consommation de combustible nécessaire pour maintenir le débit de vapeur et peut entraîner une surchauffe du métal situé sous les dépôts.
Tours de refroidissement et groupes frigorifiques
Une tour de refroidissement refroidit l'eau en en évaporant une partie. L'évaporation laisse derrière elle les minéraux dissous, ce qui augmente leur concentration dans l'eau en circulation. Cet effet de concentration est mesuré en cycles de concentration. À quatre cycles, l'eau d'appoint d'Edmonton, d'une dureté de 175 mg/L, pourrait théoriquement atteindre 700 mg/L dans la tour, en supposant qu'il n'y ait pas de précipitation due à la dureté. Dans les systèmes de refroidissement à eau, le tartre qui se dépose sur les tubes du condenseur réduit l'efficacité du transfert thermique, ce qui augmente la pression de condensation du fluide frigorigène et la consommation d'énergie du compresseur.
Systèmes de chauffage et d'eau glacée en circuit fermé
Un système en circuit fermé permet de faire recirculer l’eau avec un appoint de routine minimal et ne concentre pas les minéraux dissous par évaporation, contrairement à une tour de refroidissement. Le risque de formation de tartre dépend de la qualité de l’eau d’appoint, de la température de fonctionnement et des conditions du système, tandis que la corrosion constitue souvent un problème plus préoccupant. Des appoints fréquents indiquent une perte d’eau qui doit faire l’objet d’une analyse. L’eau d’appoint introduit de l’oxygène dissous et dilue l’inhibiteur de corrosion, ce qui accroît la nécessité d’une surveillance et d’un ajustement du traitement.
L'eau douce pose un problème qui lui est propre
L'eau de Vancouver et de Victoria contient très peu de calcium et de magnésium, ce qui limite le risque de formation de tartre. Cependant, le risque de corrosion dépend de plusieurs facteurs liés à la composition chimique de l'eau, notamment le pH et l'alcalinité, et non pas uniquement de la dureté. Metro Vancouver ajuste le pH et l'alcalinité dans ses stations de traitement afin de limiter la corrosion.
Quel niveau de dureté de l'eau provoque la formation de tartre dans les chaudières et les tours de refroidissement industrielles ?
Il n'existe pas de valeur de dureté unique permettant de déterminer le moment où l'entartrage commence. La formation d'entartrage dépend à la fois de la dureté, de l'alcalinité, du pH et de la température de l'eau, ainsi que du nombre de fois où le système la concentre. Lors de l'élaboration d'un programme de traitement, les indices de saturation, tels que les indices de Langelier et de Ryznar, peuvent aider à évaluer le risque d'entartrage par le carbonate de calcium en fonction de la composition chimique de l'eau et de sa température.
Concrètement, la réponse varie selon l'équipement :
- Chaudières à vapeur : l'eau d'appoint doit généralement être adoucie ou subir un autre prétraitement approprié afin d'atteindre les faibles niveaux de dureté spécifiés pour la chaudière. Même l'eau de Toronto et de Montréal, dont la dureté est d'environ 120 mg/L, peut entraîner une formation importante d'entartrage si elle est introduite sans traitement dans une chaudière à vapeur.
- Tours de refroidissement : le programme de traitement définit des cycles de fonctionnement adaptés en fonction de la qualité de l'eau d'appoint et des conditions du système. Une dureté plus élevée peut limiter les cycles de concentration réalisables, ce qui peut entraîner une augmentation des besoins en purge et en traitement. Par exemple, une tour de refroidissement utilisant de l'eau d'appoint provenant de Calgary peut être limitée à trois cycles de concentration, tandis qu'une tour de refroidissement utilisant de l'eau d'appoint provenant de Vancouver, avec le même programme de traitement, peut fonctionner à huit cycles de concentration, voire plus.
- Chauffe-eau sanitaires : Dans les villes où l'eau est dure, le tartre s'accumule sur les éléments chauffants et à l'intérieur des réservoirs, et ce phénomène s'accélère lorsque la température de stockage est élevée. Les solutions de traitement comprennent l'adoucissement de l'eau et l'utilisation de produits antitartre homologués pour l'eau potable, tels que le Parafos®, qui contribue à prévenir la formation de tartre par séquestration.
Quelle est la consommation d'énergie liée au tartre dans une chaudière ou un groupe frigorifique ?
La fiche technique n° 7 du ministère américain de l'Énergie (U.S. Department of Energy) consacrée à la vapeur estime que les dépôts de tartre peuvent augmenter la consommation de combustible dans les chaudières à tubes de fumée jusqu'à 5 %. Son tableau montre qu'un tartre de composition ordinaire, d'une épaisseur de 1/32e de pouce, peut entraîner une perte de combustible d'environ 2 %, les dépôts plus épais ou riches en fer pouvant causer des pertes plus importantes. Son tableau indique qu'un tartre de composition ordinaire, d'une épaisseur de 1/32 de pouce, entraîne une perte de combustible d'environ 2 %, tandis qu'un tartre plus épais ou riche en fer entraîne des pertes plus importantes. Pour une installation de chaudières consommant 150 000 dollars de gaz naturel par an, 2 % correspondent à 3 000 dollars et 5 % à 7 500 dollars, chaque année où le tartre reste en place.
Les pertes au niveau des refroidisseurs obéissent au même principe. Le tartre qui se dépose sur les tubes du condenseur réduit l’efficacité du transfert thermique, ce qui augmente la température et la pression de condensation du fluide frigorigène, et entraîne par conséquent une hausse de la consommation d’énergie du compresseur. L’ampleur de ces pertes dépend du refroidisseur, de sa charge et de l’épaisseur de la couche de tartre. Notre article consacré à la manière dont le traitement de l’eau permet de réduire les coûts énergétiques aborde plus en détail cet aspect.
Un immeuble commercial a-t-il besoin d'un adoucisseur d'eau ou d'un système d'osmose inverse ?
Cela dépend des systèmes alimentés par cette eau et de la quantité d'eau qu'ils consomment. Chaque technologie de prétraitement élimine des éléments différents :
| Équipement | Ce qu'il supprime | Utilisation commerciale courante |
|---|---|---|
| Adoucisseur d'eau par échange d'ions | Calcium et magnésium, échangés contre du sodium. Ne réduit ni la teneur totale en solides dissous ni l'alcalinité. | Alimentation des chaudières à vapeur, alimentation des tours de refroidissement à l'aide d'un mélange contrôlé d'eau adoucie et d'eau non adoucie lorsque la dureté de l'eau le justifie, humidificateurs et cuisines professionnelles |
| Osmose inverse (RO) | La plupart des solides dissous, notamment la dureté, l'alcalinité, la silice et le sodium | Installations de vapeur à forte production, eau de process, humidification, laboratoires |
| Filtration multimédia ou sur sable | Matières en suspension et turbidité | Filtration du flux secondaire de la tour de refroidissement, en amont des adoucisseurs et de l'osmose inverse |
| Filtration au charbon actif | Chlore libre, certains composés organiques et chloramines, à condition que le système soit correctement conçu et dimensionné | En amont de l'osmose inverse, pour protéger les membranes |
L'adoucissement est une méthode de prétraitement couramment utilisée pour les chaudières à vapeur industrielles ; il s'avère souvent suffisant pour les installations bénéficiant d'un bon retour de condensat, lorsqu'il est associé à un programme de traitement chimique adapté. L'osmose inverse (RO) devient utile lorsque l'eau d'appoint adoucie contient encore une quantité excessive de solides dissous ou d'alcalinité. Dans les chaudières à vapeur, l'alcalinité bicarbonatée et carbonatée se décompose pour former du dioxyde de carbone, qui quitte la chaudière avec la vapeur et forme de l'acide carbonique corrosif dans le condensat. L'osmose inverse (RO) élimine la majeure partie de l'alcalinité de l'eau d'appoint, réduisant ainsi cette source de corrosion du condensat. Dans une tour de refroidissement, la silice ou les solides dissous totaux peuvent entraîner l'arrêt des cycles, même lorsque la dureté est maîtrisée. En fonction de la qualité de l'eau d'alimentation et de la conception du système, les installations d'osmose inverse peuvent nécessiter un prétraitement, tel qu'un adoucissement ou un dosage d'antitartre, afin d'empêcher l'entartrage des membranes. Un nettoyage des membranes peut également s'avérer nécessaire pour maintenir les performances de fonctionnement.
Les adoucisseurs existants méritent également qu'on s'y intéresse. La résine s'use, et de nombreux appareils anciens ont été dimensionnés pour des charges qui n'existent plus aujourd'hui. Notre article consacré à l'amélioration du rendement des adoucisseurs d'eau professionnels explique comment procéder au remplacement de la résine et de la cuve afin de réduire la consommation de sel et d'eau.
Dans quels cas le prétraitement industriel est-il rentable ?
Le prétraitement s'avère souvent plus rentable lorsque la consommation d'eau d'appoint est élevée ou lorsque la qualité de l'eau limite le rendement du système. Quatre facteurs clés influencent cette décision :
- Volume d'eau d'appoint. Les centrales à vapeur présentant un faible taux de récupération des condensats nécessitent davantage d'eau d'appoint que celles dont le taux de récupération est élevé. Les grandes tours de refroidissement peuvent également consommer des volumes importants d'eau d'appoint en raison de l'évaporation et des purges.
- Dureté et alcalinité. L'eau de Regina et de Calgary peut présenter une dureté environ deux fois supérieure à celle de l'eau de Toronto.
- Tarifs de l'eau, des eaux usées et du combustible. La purge entraîne des coûts liés à l'eau et aux eaux usées, le cas échéant. Dans une chaudière à vapeur, elle entraîne également le rejet d'eau très chaude, ce qui entraîne une perte de la chaleur fournie par le combustible, à moins que cette chaleur ne soit récupérée.
- Valeur des équipements et temps d'arrêt. La réparation ou le remplacement d'équipements endommagés par le tartre, tels que les tubes de chaudière ou les condenseurs de refroidisseurs, peut s'avérer nettement plus coûteux qu'un traitement préventif adapté, en particulier si l'on tient compte des coûts liés aux temps d'arrêt.
La purge d'une tour de refroidissement illustre ce principe. En supposant que la dérive et les autres pertes d'eau soient négligeables, le volume d'eau d'appoint est égal à l'évaporation multipliée par C ÷ (C − 1), où C correspond au nombre de cycles de concentration. Une tour qui évapore 10 000 m³ par saison nécessite 15 000 m³ d’eau d’appoint à trois cycles et 12 500 m³ à cinq cycles. La purge passe de 5 000 m³ à 2 500 m³, soit une réduction de 50 % de la purge et une réduction de 2 500 m³ de l’eau d’appoint de la tour.
Lorsque la dureté constitue le facteur limitant, le mélange d’eau d’appoint adoucie et non adoucie peut permettre d’augmenter le nombre de cycles. L’osmose inverse (RO) peut également contribuer à augmenter le nombre de cycles en réduisant la teneur en minéraux dissous. Pour déterminer l’objectif réalisable, il est nécessaire de procéder à une analyse complète de l’eau et d’examiner les conditions d’exploitation, notamment la teneur en silice, l’alcalinité, la corrosion et les limites de traitement. Les économies financières dépendent des tarifs locaux de l’eau et de l’assainissement, ainsi que de toute réduction des pertes en produits chimiques. Les économies nettes d’eau sur site doivent également tenir compte de l’eau de régénération de l’adoucisseur ou des rejets d’osmose inverse.
Quelles sont les différences d'une région à l'autre ?
- Prairies (Calgary, Edmonton, Regina, Saskatoon) : Il s'agit de l'eau municipale la plus dure desservie par Pace. L'adoucissement est la norme pour la plupart des chaudières à vapeur, tandis que les cycles des tours de refroidissement peuvent être limités par les niveaux de dureté plus élevés. Les longues saisons de chauffage augmentent également les contraintes de fonctionnement des systèmes de chauffage des bâtiments.
- Ontario et Québec (Toronto, Montréal) : Eau municipale modérément dure. Les chaudières à vapeur nécessitent généralement une eau d'appoint adoucie, tandis que les cycles de fonctionnement des tours de refroidissement dépendent de la composition chimique globale de l'eau d'appoint et du programme de traitement mis en place.
- Manitoba (Winnipeg) : L'eau municipale présente une dureté modérée d'environ 80 mg/L, soit une charge de dureté inférieure à celle de nombreuses villes des Prairies. Les chaudières à vapeur nécessitent néanmoins un traitement approprié de l'eau d'appoint, un contrôle de l'oxygène et une protection contre la corrosion.
- Côte Ouest (Vancouver, Victoria) : Eau municipale très douce présentant un faible risque d'entartrage dû au carbonate de calcium. La lutte contre la corrosion peut constituer une priorité majeure, tandis que les cycles de fonctionnement réalisables pour les tours de refroidissement dépendent de la composition chimique globale de l'eau et du programme de traitement mis en place.
Foire aux questions
Qu'est-ce que le prétraitement dans le domaine du traitement de l'eau à usage industriel ?
Le prétraitement désigne tout processus visant à traiter l'eau avant son entrée dans une chaudière, une tour de refroidissement ou un circuit de production. Il comprend la filtration visant à éliminer les matières en suspension, l'adoucissement visant à réduire la dureté, la filtration sur charbon actif visant à éliminer le chlore, ainsi que l'osmose inverse visant à éliminer la plupart des solides dissous. Le prétraitement permet de réduire la charge pesant sur le programme de traitement chimique au sein du système.
L'eau de Calgary est-elle plus dure que celle d'Edmonton ?
En général, oui. En 2025, la ville de Calgary a fait état d’une dureté comprise entre 141 et 274 mg/L exprimée en CaCO₃, selon la station de traitement et la saison, l’approvisionnement provenant de la rivière Elbow vers le sud de Calgary se situant dans la fourchette supérieure. EPCOR a indiqué une dureté totale d’environ 175 mg/L à Edmonton en janvier 2025. Ces deux villes sont classées comme ayant une eau dure.
Un système de chauffage en circuit fermé nécessite-t-il de l'eau adoucie ?
En général, non. Un circuit fermé n'est rempli qu'une seule fois ; le tartre qu'il peut former provient donc uniquement des minéraux présents dans l'eau de remplissage. Certaines installations remplissent les nouveaux circuits avec de l'eau adoucie par mesure de précaution. Un circuit nécessitant des appoints réguliers d'eau présente une fuite qu'il convient de détecter, car chaque appoint augmente la dureté de l'eau et apporte de l'oxygène.
Est-ce que le fait d'avoir de l'eau douce signifie qu'un immeuble n'a pas besoin d'un système de traitement de l'eau ?
Non. L'eau douce présente un risque moindre de formation de tartre de carbonate de calcium, mais cela n'élimine pas pour autant les autres problèmes liés au traitement de l'eau. Les systèmes de chauffage et de refroidissement peuvent tout de même nécessiter l'ajout d'inhibiteurs de corrosion, de biocides et d'autres mesures de traitement afin de lutter contre la corrosion, la prolifération microbienne et l'encrassement. Les besoins en matière de traitement dépendent de la composition chimique de l'eau, des équipements et des conditions d'exploitation.
Comment puis-je déterminer la dureté de l'eau de mon immeuble ?
Votre service municipal des eaux publie un rapport annuel sur la qualité de l'eau qui indique les taux de dureté. La dureté pouvant varier selon les saisons et les stations de traitement, les données les plus fiables sont celles issues d'analyses de l'eau d'appoint de votre bâtiment. Pace peut analyser votre eau d'appoint dans le cadre d'une évaluation de votre programme.
Les équipes régionales de Pace analysent l'eau d'appoint et conçoivent des solutions de prétraitement adaptées aux conditions locales, allant des adoucisseurs et de l'osmose inverse (RO) à la filtration. Découvrez nos programmes de prétraitement ou contactez votre représentant régional Pace pour prendre rendez-vous afin de faire analyser votre eau d'appoint.
