Chauffe-eau thermodynamique pour la production d’eau chaude sanitaire (ECS)

Le chauffe-eau thermodynamique individuel (CETI), utilisant le principe de la pompe à chaleur, est une solution avantageuse qui permet de réduire la consommation électrique pour la production d’eau chaude sanitaire de votre habitat

Son principe est de récupérer les calories présentes naturellement dans l’air pour les transmettre  à l’eau du ballon. C’est donc un appareil qui utilise une énergie gratuite, inépuisable et propre : sans rejet de gaz à effet de serre !

Un chauffe-eau thermodynamique est un système constitué d’une pompe à chaleur associée  dans un seul bloc ou en 2 blocs (système split), à un ballon de stockage d’eau à qui il transfère par l’intermédiaire d’un fluide frigorigène, les calories puisées dans l’air.

La performance d’un CETI est notamment caractérisée par son coefficient de Performance (COP). Un COP de 3, signifie  que la pompe à chaleur consomme 1 kWh d’électricité et apporte 3 kWh de chaleur à l’eau chaude sanitaire. (il est important de vérifier sur la fiche technique la température extérieure à partir de laquelle a été déterminé le COP. En présence, en hiver de basse température, le COP baisse sensiblement).

L’air utilisé par le chauffe-eau thermodynamique peut provenir de différentes sources :

• l’air ambiant non chauffé (garage, remise…..)
• l’air extérieur (système split, bi-bloc avec évaporateur placé à l’extérieur, ou prise d’air depuis l’extérieur reliée à la pompe à chaleur située au-dessus du ballon).
• l’air extrait d’une VMC (conduit d’extraction de l’air vicié en provenance des pièces humides (cuisine, salle de bain….), relié à l’évaporateur).

Cette dernière solution est intéressante dans la mesure où l’on récupère les calories dans l’air vicié extrait. Cet air vicié a toujours une température supérieure à 18° et la quantité de calories à puiser est plus grande que celle présente dans l’air extérieur (sauf en été sur le littoral méditerranéen).

En cas de températures extérieures basses ou d’un besoin d’eau chaude important et ponctuel, la plupar des CETI sont équipés d’une résistance électrique (d’une puissance d’environ 1500 watts pour un 200 litres) qui vient en complément de la pompe à chaleur. Cette résistance doit être sollicitée le moins souvent possible, elle vient contrarier les bénéfices de la pompe à chaleur.

Recommandations avant l’achat d’un chauffe-eau thermodynamique

Lorsque l’on chauffe un volume d’eau ou d’air qui se trouve au contact d’un autre volume d’eau ou d’air plus froid, malgré la présence d’un isolant, il y a toujours transfert de chaleur de la zone la plus chaude vers la plus froide. Pour maintenir l’eau chauffée à l’intérieur du ballon à une température constante, il faut dépenser une certaine quantité d’énergie pour compenser cette fuite de chaleur à travers son enveloppe. Ainsi, un ballon d’eau chaude sanitaire de 200 litres, nouvelle génération, c’est-à-dire très bien isolé, aura besoin d’une énergie de 2Kw par jour, uniquement pour maintenir sa température.

Cette déperdition est directement proportionnelle à la surface de l’enveloppe du ballon (lieu des échanges thermiques), donc à sa contenance. Pour cette raison, il est important dimensionner  la contenance du ballon au plus près des besoins qui sera fonction du nombre d’occupants d’une maison et de leur habitude (nombre de douche et/ou de bain, vaisselle faite à la main ou lave-vaisselle….).

• Trop petit,  un CETI entraîne un manque d’eau chaude à certaines heures ou un enclenchement trop fréquent de l’appoint électrique, source d’une surconsommation électrique.
• Trop grand, un CETI entraîne un investissement plus important, et plus de déperditions de chaleur au niveau de son enveloppe, d’où une consommation électrique plus élevée.  Cela se traduit par un retour sur investissement plus incertain.

Plus le milieu dans lequel sont puisées les calories est froid, moins il y a de calories à transférer à l’eau chaude sanitaire. Par conséquent, plus la température de l’air est basse, moins bon sera le rendement d’un chauffe-eau thermodynamique.

Pour cette raison, avec un captage sur air extérieur, le rendement d’un CETI sera satisfaisant en zone H3, notamment sur le littoral,  relativement bon en zone H2. En zone H1, selon les régions, le retour sur investissement dans un chauffe-eau thermodynamique sera plus incertain, voir impossible en zone montagneuse et en altitude.

La moyenne de consommation journalière et par personne en France est de 40 litres d’eau chaude à 50° et engendre une consommation journalière moyenne électrique de 0.9Kw par personne.

Les chauffe-eaux thermodynamiques fonctionnant sur air extrait et assurant également la fonction de VMC simple-flux, doivent avoir un débit d’air s’approchant des débits réglementaires de ventilation.  Si leur débit était supérieur, le bénéfice de ce système serait perdu. En effet, si l’air vicié extrait de la maison est supérieur aux débits réglementaires, il faudra chauffer l’excès d’air neuf entrant dans la maison. Afin de tirer pleinement profit de ce système, le réseau des gaines entre les bouches d’extraction et le chauffe-eau doit être installé en partie chauffée ou être isolé.

Afin d’obtenir le meilleur niveau de performance des CETI , plus la consigne de température de l’eau est basse, meilleures sont les performances. Toutefois, afin de limiter le risque de développement de légionnelles, la limite basse de température en sortie de ballon doit être de 55°. C’est également une exigence au regard de l’arrêté du 30 novembre 2005 pour les CETI d’une contenance supérieure à 400 litres.

Recommandations lors de l’installation d’un chauffe-eau thermodynamique

• Le local contenant un CETI fonctionnant sur air ambiant avec rejet d’air à l’extérieur doivent être équipé d’une entrée d’air (d’une section identique à celle du rejet d’air), afin de ne pas mettre la pièce en dépression. La perte de charge induite peut réduire la performance de la pompe à chaleur. L’absence d’une entrée d’air dans le local contenant le chauffe-eau thermodynamique fonctionnant sur air ambiant avec rejet en extérieur, peut générer un flux d’air d’une partie chauffée de l’habitat vers ce local (si présence de communication) et les économies seront en partie perdues.
• Si l’énergie est puisée dans l’air d’un local non chauffé de la maison, le ballon thermodynamique va refroidir ce local non chauffé de plusieurs degrés. Il faudra veiller à ce que les pièces chauffées en contact avec ce local non chauffé soient bien isolées, de sorte à ne pas augmenter les déperditions de chaleur des pièces chauffées de la maison. Si tel était le cas, on perdrait une partie des économies générées par le chauffe-eau thermodynamique.
• Notre préférence, va à un CETI monobloc installé dans un local dédié et situé dans un angle de la maison avec une entrée d’air  située sur un pan de mur différent de celui de la sortie d’air. Plusieurs  fabricants proposent des CETI monobloc avec un seul conduit (ventouse) doté de 2 parois, permettant à la fois d’aspirer l’air et le rejeter à extérieur.  Une seule traversée de mur suffit.
• Les CETI contiennent des composants (compresseur, ventilateur) susceptibles de générer un certain bruit. Il est important de prendre en considération ces paramètres. Il est recommandé de pas installer ces systèmes à proximité d’une chambre ou diriger le rejet d’air en direction des chambres de votre voisin si celles-ci sont à moins de 20 mètres.