Fonctionnement d'un chauffe-eau thermodynamique

Alternative performante au chauffe-eau électrique classique, le chauffe-eau thermodynamique connaît un succès considérable ces dernières années, notamment parce qu’il peut donner droit à des aides financières à la rénovation énergétique comme la prime CEE chauffe-eau thermodynamique. Le fonctionnement d’un ballon thermodynamique est simple. En puisant les calories présentes naturellement dans l’air extérieur pour les réinjecter dans le chauffage de l’eau sanitaire, il permet d’exploiter une énergie propre, illimitée et économique. Faisons le point sur cette technologie qui réduit drastiquement votre consommation d’électricité et votre impact environnemental.

Chauffe-eau thermodynamique : fonctionnement

Le chauffe-eau thermodynamique est un équipement qui permet de chauffer l’eau chaude sanitaire. Il s’agit en fait d’un cumulus qui fonctionne sur le principe de la pompe à chaleur : il s’appuie sur les calories que l’on trouve dans l’air pour économiser jusqu’à 70 % d’énergie par rapport à un chauffe-eau traditionnel. Cela implique un coût moins important sur la facture énergétique.

Le chauffe-eau thermodynamique fonctionne en récupérant les calories de deux façons différentes, selon modèle :

• Dans l’air ambiant : pour fonctionner avec l’air ambiant, le chauffe-eau thermodynamique doit être installé dans une pièce non chauffée. En effet, en utilisant les calories d’une pièce chauffée, le chauffe-eau priverait les appareils de chauffage de cette ressource. Cela engendrerait une consommation d’énergie supérieure.
• Dans l’air extérieur : dans le cas d’un fonctionnement avec l’air extérieur, le chauffe-eau peut être installé n’importe où dans le logement, à condition de lui fournir un accès à ces calories.

En plus de tirer profit d’une ressource propre et inépuisable (l’air), le chauffe-eau thermodynamique ne rejette aucun gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Le fonctionnement du ballon thermodynamique en fait un appareil respectueux de la planète et s’inscrivant dans les lignes de transition énergétique de l’État (RT2012 et RT2020).

Ballon thermodynamique : un fonctionnement similaire à celui d’une pompe à chaleur

Comme évoqué, le principe de fonctionnement d’un chauffe-eau thermodynamique repose sur le transfert de calories d’un milieu à un autre. Il ne s’agit pas de fabriquer de la chaleur à partir d’une combustion, mais de prélever la chaleur dans l’air extérieur pour l’injecter, grâce à un groupe de réfrigération, à une quantité d’eau.

Un chauffe-eau thermodynamique présente deux parties :

• Une partie dédiée au captage de la chaleur contenue dans l’air. C’est la pompe à chaleur aérothermique.
• Une partie dotée d’une isolation efficace qui stocke l’eau chaude. C’est le ballon d’eau chaude.

Schéma de fonctionnement du chauffe-eau thermodynamique

Voici un récapitulatif du fonctionnement d’un ballon d’eau chaude thermodynamique, étape par étape.

1. L’air ambiant ou extérieur est aspiré par le ventilateur de la pompe à chaleur présente généralement en haut du chauffe-eau thermodynamique.
2. Les calories de l’air sont extraites et transmises au fluide caloporteur. Sous l’effet de la chaleur, le fluide passe de l’état liquide à l’état gazeux. Il est alors compressé, ce qui augmente sa chaleur.
3. Ce fluide est capable de changer de température au contact de l’air, ce qui lui permet de chauffer l’eau en circulant autour de la cuve.
4. L’eau chaude sanitaire est prête à être utilisée.
5. Après avoir chauffé l’eau, le fluide refroidit et retrouve son état liquide ainsi que sa pression initiale. Un nouveau cycle commence.

Le chauffe-eau thermodynamique est également équipé d’une résistance électrique. Lorsqu’il n’y a pas assez de calories dans l’air, cette dernière prend le relais. C’est notamment le cas lorsque les températures extérieures sont négatives. Le raccordement électrique spécifique change donc par rapport à un ballon classique. Quant au raccordement hydraulique, celui-ci ne diffère pas de celui d’un ballon d’eau chaude standard.

Rendement et performances d’un chauffe-eau thermodynamique selon son fonctionnement

Comme toute pompe à chaleur aérothermique, le rendement est soumis aux variations de température extérieure. Le fonctionnement est optimal lorsque la différence entre la température de la source froide (l’air extérieur) et la source chaude (l’eau du ballon) est relativement réduite. Une température extérieure située entre 5 °C et 35 °C est optimale pour une eau chauffée à 55 °C. Pour cette raison, une résistance électrique permet d’assurer un chauffage électrique classique lorsque la température extérieure est trop basse, comme en hiver.

Le COP (Coefficient de Performance) vous informe sur la capacité du ballon à fournir de l’énergie à partir d’une unité d’énergie consommée. Ainsi, un COP de 3 signifie que pour 1kWh consommée, vous obtenez 3 kWh d’énergie de chauffage. Un ballon thermodynamique propose en moyenne un COP de 3 ou de 4 et ainsi plus de 70 % d’économies d’énergie !

Fonctionnement d’un ballon thermodynamique monobloc ou split

L’air doit être prélevé à l’extérieur. S’il est prélevé à l’intérieur, l’air de la pièce se refroidit en perdant les calories puisées. C’est alors votre chaudière qui doit prendre le relais pour assurer le chauffage de la pièce, un non-sens énergétique !

Lorsque le chauffe-eau thermodynamique est installé dans un espace isolé, mais non chauffé, comme un garage, il est en général monobloc. C’est-à-dire que le module extracteur de chaleur et le ballon de stockage de l’eau sont montés en un seul et même appareil. La pompe à chaleur est intégrée à l’appareil. Le bloc doit présenter un niveau d’isolation accru pour réduire les déperditions de chaleur encourues dans ce type de local. Lorsque le ballon est installé à l’intérieur du logement, près d’une pièce de vie, un module extérieur est chargé de capter l’énergie. Ainsi, on évite les nuisances sonores dans le logement et le fonctionnement reste performant, grâce à l’accès à un air non chauffé.

C’est une installation split car elle est constituée de deux modules distincts.

Ballon thermodynamique : fonctionnement sur air extrait ou sur retour de plancher chauffant ?

Il s’agit de deux types de fonctionnements un peu moins répandus, mais très performants et dont l’installation progresse, surtout sur les constructions neuves.

Installation sur air extrait

Un chauffe-eau thermodynamique à air extrait est couplé à la VMC du logement. Il assure ainsi le chauffage, mais participe aussi à la ventilation. De plus, grâce à la température de l’air qu’il exploite dans le retour d’air, son rendement est optimal. Son installation nécessite néanmoins un réseau adapté de gaines encastrées et se révèle plus complexe que les fonctionnements classiques. C’est le cas également pour le chauffe-eau thermodynamique sur plancher chauffant.

Installation sur retour de plancher extrait

La pompe à chaleur de ce type de ballon thermodynamique est aquathermique, car elle fonctionne à partir de l’énergie contenue dans l’eau rejetée par le circuit hydraulique du plancher. Cette eau présente une température moyenne de 30 °C qui convient parfaitement à un fonctionnement optimal de la pompe à chaleur. Le rendement est excellent !

Quelques avantages à profiter du fonctionnement d’un chauffe-eau thermodynamique

Les principaux avantages du chauffe-eau thermodynamique sont les suivants :

• Jusqu’à 70 % d’économie en eau chaude par rapport à un chauffe-eau classique
• Fonctionne avec une énergie renouvelable et propre, contrairement aux énergies fossiles (gaz, pétrole, etc.)
• Installation relativement simple
• Aides et financements disponibles pour son installation en rénovation. Et oui : en faisant appel à un professionnel certifié, vous pouvez bénéficier d’aides au financement d’un chauffe-eau thermodynamique et d’une TVA réduite à 5,5 % pour le matériel et la pose. Amortis en moins de deux ans, les chauffe-eaux thermodynamiques sont à la fois économiques, écologiques et performants.

Des besoins de chauffage en constante diminution : compatible avec le fonctionnement du ballon thermodynamique

Les maisons récentes présentent une qualité d’isolation de plus en plus performante, dans le respect des normes RT 2012 ou RE 2020 aujourd’hui. Grâce à des exigences environnementales plus contraignantes, la consommation d’énergie pour assurer le chauffage a considérablement diminué. D’une part grâce à des technologies de chauffage de plus en plus efficaces et économes en combustibles, d’autre part grâce à une isolation qui réduit les déperditions d’énergie. L’installation d’un chauffe-eau thermodynamique entre parfaitement dans ce cadre.

L’eau chaude sanitaire, moins énergivore grâce au fonctionnement du ballon thermodynamique

En moyenne, le chauffage de l’eau sanitaire représente 15 % à 20 % de la consommation énergétique d’un foyer dans les logements anciens. Au fur et à mesure de la diminution des besoins en chauffage du logement dans les constructions récentes, cette part dédiée à l’eau chaude sanitaire a nettement augmenté. Elle est aujourd’hui un poste important de dépense énergétique dans un foyer : 40 % de la consommation énergétique d’une maison neuve est désormais destinée à chauffer l’eau ! Un chauffe-eau thermodynamique permet de réduire la consommation électrique destinée à l’eau chaude sanitaire de 70 % ! Il s’inscrit donc parfaitement dans la logique de réduction des besoins énergétiques encouragée par l’État, grâce à des normes toujours plus contraignantes et des aides financières attractives.