Eau chaude avec un chauffe-eau thermodynamique

Chauffer l'eau sanitaire consomme pas mal d'énergie, mais cela dépend naturellement aussi du système que vous utilisez. De nos jours, les chauffe-eau thermodynamiques sont l'une des principales options d'économie. Nous vous en disons plus sur leur fonctionnement, leurs avantages ou inconvénients et d'autres aspects pratiques.

 

Qu'est-ce qu'un chauffe-eau thermodynamique?

Les chaudières à pompe à chaleur font partie de la catégorie des énergies renouvelables. Un chauffe-eau thermodynamique utilise le système d'une pompe à chaleur mais visant spécifiquement à chauffer l'eau sanitaire.

Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement d'un chauffe-eau thermodynamique peut être décrit plus simplement avec un réfrigérateur. En effet, un réfrigérateur contient un réfrigérant qui extrait la chaleur de l'intérieur de l'armoire. Cette chaleur est ensuite libérée à l'extérieur.

Le chauffe-eau à pompe à chaleur aspire l'air ambiant et en extrait la chaleur par l'intermédiaire d'un évaporateur. La chaleur est ensuite transférée à un fluide frigorigène qui circule dans l'évaporateur. Le réfrigérant s'évapore et est dirigé vers un compresseur. Le compresseur augmente la pression du fluide frigorigène, ce qui accroît sa température. Le fluide frigorigène chaud est ensuite dirigé vers un condenseur, où il transfère sa chaleur à l'eau du chauffe-eau.

Le fluide frigorigène refroidi est ensuite renvoyé vers l'évaporateur pour relancer le processus. De cette manière, un chauffe-eau à pompe à chaleur peut produire de l'eau chaude efficacement, avec une consommation d'énergie bien inférieure à celle d'une chaudière électrique, par exemple.

Dans le réservoir tampon, un grand volume d'eau, environ 200 à 300 litres, est maintenu à une température relativement basse (environ 45 °C). Lors d'une utilisation, cette eau est ensuite mélangée à de l'eau froide pour vous donner une température idéale dans la douche ou la baignoire. Pour éviter la croissance bactérienne, l'eau du réservoir tampon est régulièrement portée à 70 °C.

Monobloc ou split

Les chauffe-eau thermodynamiques sont disponibles en deux types différents, à savoir un système monobloc et un système split.

Monobloc

Dans un monobloc, la pompe à chaleur est placée au-dessus du boiler. Tout est donc intégré dans une seule unité, y compris le compresseur, l’évaporateur, le condenseur et le réservoir d’eau chaude sanitaire. Un boiler monobloc est ainsi compact et relativement simple à installer à l’intérieur. En effet, aucune unité extérieure n’est nécessaire et aucune intervention frigorifique n’est requise.

La chaleur est prélevée dans la pièce où se trouve le boiler thermodynamique. Si l’appareil est placé contre un mur extérieur, on peut prévoir des conduits pour amener l’air chaud de l’extérieur et rejeter l’air refroidi vers l’extérieur. C’est d’ailleurs obligatoire lorsque le local où se situe le boiler a un volume inférieur à 20 m³. La chaleur peut également être prélevée à partir d’un réseau de chaleur basse température ou d’une installation de chauffage.

Un monobloc peut être fixé au mur (modèle mural de 100 à 150 l), mais il existe aussi des modèles à pose libre (200 à 500 l).

Système split

Dans un système split, la pompe à chaleur (c'est-à-dire le groupe compresseur) n'est pas située sur l'appareil, mais à l'extérieur. L'unité intérieure contient alors le condenseur et le ballon d'eau chaude. De cette manière, le chauffe-eau à pompe à chaleur peut fournir une puissance beaucoup plus élevée et donc chauffer l'eau plus rapidement.   Un système split est cependant plus cher qu'un monobloc.

Par ailleurs, il n'est pas possible d'installer une unité extérieure dans chaque foyer. Il faut de toute façon disposer d'un espace suffisant à l'extérieur, et il faut également poser plusieurs conduites de refroidissement entre le compresseur et le chauffe-eau (qui se trouve alors toujours à l'intérieur).

Utilisation de l’air de ventilation

Il existe aujourd’hui aussi des boilers thermodynamiques capables de capter la chaleur de l’air extrait d’un système de ventilation mécanique. Dans les habitations équipées d’une ventilation mécanique de type C ou D, de l’air chaud est continuellement évacué.

Au lieu de perdre cette énergie, un modèle à air de ventilation peut la récupérer pour chauffer l’eau sanitaire. Cela augmente considérablement le rendement, car l’air extrait est généralement plus chaud et plus stable en température que l’air extérieur. De plus, ce système contribue à un meilleur équilibre de la ventilation et de l’humidité dans le logement. L’idéal est de combiner l’utilisation de l’air de ventilation (provenant de plusieurs pièces et/ou bouches d’extraction) avec de l’air extérieur.

Idéalement, on utilise l'air extérieur ou du système de ventilation

 

Économiser avec un chauffe-eau thermodynamique

Le rendement

Bien qu'une chaudière à pompe à chaleur extrait une grande partie de sa chaleur de l'air, l'appareil doit tout de même être capable de se réchauffer pour atteindre la température souhaitée. Malgré ce chauffage supplémentaire, un chauffe-eau thermodynamique ne consommera jamais autant qu'un chauffe-eau ordinaire, qui doit aussi chauffer l'eau lui-même –, en revanche, il utilise jusqu'à trois fois moins d'électricité et vous économisez jusqu'à 70%.

Le rendement est généralement exprimé par le COP (Coefficient of Performance), comme pour une pompe à chaleur classique. Un boiler thermodynamique affiche typiquement un COP de 3 à 4. Cela signifie que 1 kWh d’électricité fournit 3 à 4 kWh de chaleur. En effet, le boiler capte une grande partie de son énergie dans l’air : environ 1/3 de l’énergie provient de l’électricité, 2/3 de l’air ambiant. À titre de comparaison: un boiler électrique classique transforme 1 kWh d’électricité en seulement 1 kWh de chaleur.

Temps de retour sur investissement

La consommation annuelle plus faible compense rapidement la différence de prix d’achat entre un boiler thermodynamique et un boiler électrique classique. Grâce à ce faible coût d’utilisation et aux primes disponibles, le temps de retour sur investissement est généralement compris entre 3 et 5 ans.

Apporter le complément de chauffage?

Panneaux solaires

Une pompe à chaleur fonctionne à l'électricité, elle doit donc pouvoir être raccordée à une prise murale. Cependant, vous pouvez réduire fortement les coûts en associant la-e chauffe)eau thermodynamique à une installation de panneaux solaires. De cette façon, l'eau domestique est également chauffée grâce à l'énergie solaire.

Les appareils modernes disposent d’options de commande intelligentes et sont souvent compatibles smart grid. Cela signifie qu’ils peuvent être pilotés via un système domotique ou un compteur digital, et fonctionner automatiquement aux moments où l’on dispose de beaucoup d’énergie solaire ou de tarifs d’électricité avantageux.

En cas de surproduction, les panneaux solaires peuvent « booster » votre boiler thermodynamique vers une température plus élevée en utilisant de l’électricité « gratuite ». Ainsi, un boiler de 200 l réglé à 50 °C peut être porté à 55 ou 60 °C, offrant davantage de litres/minute d’eau à 45 °C.

Source externe

En outre, certains modèles sont équipés d'un échangeur de chaleur supplémentaire, de sorte que l'échauffement peut également être effectué à l'aide d'une source externe (comme une chaudière ou des collecteurs solaires thermiques) comme chauffage d'appoint.

Thermodynamique ou solaire?
Bien qu'un chauffe-eau thermodynamique puisse être couplé à la fois à des panneaux solaires photovoltaïques et à des collecteurs solaires thermiques, il ne s'agit pas d'un chauffe-eau solaire. Avec un chauffe-eau solaire, il n'y a qu'une seule source d'énergie – l'énergie solaire. Avec un chauffe-eau thermodynamique, l'énergie solaire ne sert que de complément. Il est donc important de limiter l'énergie produite par les collecteurs solaires thermiques dans le cas des chauffe-eau thermodynamiques, sinon la température dans la cuve risque d'être trop élevée. Une autre solution consiste à adapter le nombre de collecteurs au volume du chauffe-eau et à la consommation quotidienne.

Autres avantages (et inconvénients)

Outre le fait qu'un chauffe-eau thermodynamique n'utilise pas de combustibles fossiles et est économe en énergie, l'appareil offre un certain nombre d'avantages notables par rapport à tous les systèmes conventionnels.

Pas de calcaire ou humidité

Un premier point est que le maintien d'une température basse dans le réservoir tampon (pas plus de 60 °C) permet d'éviter le calcaire. En outre, cela réduit également le risque de brûlure. Par ailleurs, un chauffe-eau thermodynamique peut utiliser de manière pratique l'excédent de chaleur provenant, par exemple, d'une chaufferie, qui est récupéré. Si vous placez le chauffe-eau dans un endroit humide, comme une cave ou une buanderie, ce local contribuera à la déshumidification par la condensation dans l'unité.

Peu d'entretien

Un chauffe-eau thermodynamique nécessite également peu d'entretien. Il est recommandé de vérifier chaque année que le ventilateur et l'échangeur de chaleur ne sont pas excessivement souillés par la poussière. Une brosse, un chiffon légèrement humide ou un aspirateur remédieront à ce défaut, même si les fabricants conseillent de faire appel à un professionnel. De cette façon, tout défaut peut être repéré immédiatement.

Par ailleurs, un chauffe-eau thermodynamique doit être contrôlé de manière approfondie au moins une fois tous les deux ans. En effet, cela garantit la durée de vie de l'appareil.

Résistance électrique

Chaque ballon pompe à chaleur est doté d’une résistance électrique. En premier lieu, celle-ci protège contre la légionelle, mais la résistance permet aussi en cas d’urgence – par exemple si la cuve d’eau semble soudain vide – d’assurer un regain de chauffage. L’eau sanitaire peut être chauffée plus vite, mais en fait, le ballon pompe à chaleur agit comme un ballon électrique et chaque avantage d’économie d’énergie est perdu.

Commande via smartphone

Il est souvent possible de piloter le boiler à distance avec un smartphone. Pratique, par exemple, lorsque vous partez en vacances et que vous oubliez d’activer le mode vacances du boiler thermodynamique.

Les primes

• Flandre: via Mijn VerbouwPremie, vous pouvez obtenir jusqu’à 900 € de prime pour un boiler thermodynamique installé par un installateur agréé.
  
• Région de Bruxelles-Capitale: prime de 1.500 à 2.000 €, selon les revenus et la composition du ménage.
• Wallonie: le montant de la prime dépend de la catégorie de revenus, souvent jusqu’à 1.200 €. Condition : l’appareil doit capter l’air extérieur.

Les inconvénients

Un inconvénient des chauffe-eau thermodynamiques est le long temps d'échauffement, principalement dans les systèmes monoblocs. Un modèle de 200 l nécessite 7 à 8 heures, tandis qu'un modèle de 270 l nécessite environ 10 heures. Avec le système split, ce temps d'échauffement est beaucoup plus faible: 3 à 4 heures sont déjà suffisantes. Cela est dû au fait qu'il y a beaucoup plus de puissance derrière une telle unité. En effet, le compresseur se trouve à l'extérieur, ce qui entraîne – pour l'utilisateur – moins de nuisances sonores.

De plus, le rendement diminue lorsque la température ambiante est basse (par exemple dans une cave non chauffée en hiver).

 

Points d’attention pour l’installation

L’appareil est disponible en différentes tailles, allant de L à XXL. Le choix de la dimension dépend directement des besoins spécifiques en eau chaude sanitaire du logement. Un boiler thermodynamique est particulièrement avantageux en rénovation – notamment pour remplacer un boiler électrique – mais il trouve également sa place dans une construction neuve.

Dimensionnement

Le dimensionnement dépend de la demande en eau chaude et doit bien sûr être confié à un professionnel. Chaque situation est différente. En termes de directives générales, pour une famille moyenne de quatre personnes, on peut affirmer qu'un appareil de 200 l ou 270 l devrait suffire; dans un appartement, 100 l ou 150 l devraient déjà être suffisants.

Bien entendu, la taille nécessaire d'un chauffe)eau thermodynamique doit être calculée très soigneusement, avec un minimum de 50 l d'eau à 45 °C par personne dans le ménage. En raison du long temps de chauffage, un appareil trop petit poserait des problèmes. En effet, si le système de chauffage électrique d'appoint doit constamment intervenir, vous ne ferez pas beaucoup d'économies.

Un chauffe-eau thermodynamique  surdimensionné est moins grave. Le chauffe-eau fonctionnera alors simplement moins, car la température ne se perd pratiquement pas dans la cuve bien isolée (certains appareils ont jusqu'à 8 cm d'isolation PIR). Mais en raison du coût de l'appareil, cette solution n'est pas non plus recommandée.

Le dimensionnement dépend de la demande en eau chaude et doit être confié à un professionnel

Conditions préalables à l’installation

Avant de faire installer un boiler thermodynamique – ou de se lancer avec un kit d’autoconstruction – il faut s’assurer que les éléments suivants soient disponibles dans le local:

• arrivée d’eau;
• évacuation avec siphon (entonnoir) pour l’eau de condensation;
• prise électrique reliée à un différentiel de 30 mA.

Points d’attention pour un système monobloc

Si l’air ambiant est utilisé, il faut veiller à disposer d’un volume libre suffisant autour du boiler : au moins 20 m³. De plus, l’appareil doit être placé sur une surface stable.

Il faut également tenir compte du brui : un boiler thermodynamique produit environ 53 dB. Il est donc préférable de ne pas l’installer à proximité immédiate d’une chambre ou d’un espace de vie.

Points d’attention pour un système split

Dans un système split, le compresseur étant installé à l’extérieur, les contraintes propres aux monoblocs disparaissent. À l’extérieur, l’espace est plus disponible et les nuisances sonores sont fortement réduites.

Toutefois, contrairement aux monoblocs pour lesquels il existe des kits d’autoconstruction, ce n’est pas une option pour les modèles split. L’installation de conduites frigorifiques doit obligatoirement être réalisée par un installateur formé aux techniques du froid