Le chauffe-eau thermodynamique ou « CET »

Le chauffe-eau thermodynamique ou « CET » est un appareil de production d'eau chaude sanitaire économe en énergie, qui utilise le principe de l'aérothermie pour chauffer de l'eau sanitaire, permettant ainsi jusqu'à 70% d'économie d'énergie.

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

Un chauffe-eau thermodynamique se compose d'une pompe à chaleur A ou « PAC » intégrée ou séparée (système « split ») et d'un chauffe-eau B.

Le chauffe-eau se compose d'une commande digitale 1, d'un appoint électrique avec une résistance stéatite 2, d'une protection 3 « ACi Hybride » (anode en titane inusable enrobée de magnésium), d'un condenseur 4 double peau (pas de contact direct avec l'eau), et d'une cuve émaillée 5 disposant d'une isolation thermique. Ainsi, à la différence de la présence d'une pompe à chaleur, un ballon thermodynamique n'est ni plus ni moins qu'un chauffe-eau électrique à accumulation « haut de gamme ».

La pompe à chaleur permet de récupérer les calories présentes dans l'air et d'utiliser cette énergie gratuite en l'amplifiant par un cycle thermodynamique. L'énergie récupérée est ensuite transmise à la cuve ou est stockée l'eau à chauffer en circulant dans un condenseur au contact de l'eau. Tout comme un ballon d'eau chaude électrique, un chauffe-eau thermodynamique peut parfaitement répondre sans problème particulier aux besoins en eau chaude sanitaire d'une famille de 1 à 6 personnes suivant les modèles.

L'appoint électrique ne sert uniquement que lorsque les besoins en eau chaude sont supérieurs à ceux pouvant être fournis par le groupe à un instant donné, lorsque que l'air (trop froid) ne contient plus suffisamment de calories pour monter l'eau en température, et en secours si la pompe à chaleur était indisponible. La priorité est toujours donnée au fonctionnement de la pompe à chaleur pour favoriser au maximum les économies d'énergies, l'appoint électrique ne prenant le relais et ce automatiquement que si la pompe à chaleur ne suffit pas à assurer la chauffe totale de l'eau.

Le chauffe-eau thermodynamique est donc une solution intéressante pour tous ceux qui souhaitent produire leur eau chaude sanitaire d'une manière économique et écologique mais qui ne veulent/peuvent pas installer par exemple des panneaux solaires ou une pompe à chaleur globale assurant le chauffage et l'ECS pour des raisons économiques ou de faisabilité (orientation du toit, zones d'ombre, …). Car il faut aussi savoir qu'un chauffe-eau thermodynamique chauffe l'eau sanitaire avec parfois des rendements supérieurs à ceux du solaire, et cela, sans en avoir les inconvénients ou contraintes.

Principe de fonctionnement du ballon thermodynamique

1 L'air est aspiré par le ventilateur dans la pompe à chaleur,

2 L'air traverse ensuite l'évaporateur,

3 Il cède ses calories au fluide frigorigène circulant dans l'évaporateur,

4 Ce fluide frigorigène est comprimé dans le compresseur et se réchauffe encore,

5 En circulant dans le condenseur, en condensant, il cède de l'énergie à l'eau dans la cuve.

Qu'est-ce le COP d'un chauffe-eau thermodynamique ?

Le ballon thermodynamique utilise de l'énergie gratuite et de l'énergie électrique pour chauffer l'eau. Son rendement, aussi appelé « COP » (Coefficient de Performance), est le rapport entre l'énergie restituée (énergie pour la production d'eau chaude) et l'énergie électrique consommée (telle celle utilisée par le compresseur, ventilateur ...).

Plus le COP est élevé, plus le chauffe-eau thermodynamique est performant. Par exemple : pour un COP de 4, le chauffe-eau thermodynamique restitue 4kWh pour chauffer l'eau chaude pour 1kWh électrique consommé.

Les performances d'un ballon thermodynamique ?

La plupart des chauffe-eau de qualité professionnelle sont étudiés et conçus pour obtenir un rendement supérieur à 1 (donc supérieur à celui d'une simple résistance électrique) dans une température d'air dès -10°C.

Cependant, pour avoir le temps de chauffer complètement la totalité de l'eau contenue dans la cuve (surtout avec un fonctionnement sur heures creuses de 8h), la plage de fonctionnement optimale débute à une température d'air de +5°C, température rarement atteinte par exemple dans un garage en hiver, et encore moins dans une cave ou un sous-sol enterré. Dans tous les cas, sur des chauffe-eau de qualité, si la régulation se rend compte que la PAC ne pourra seule chauffer la totalité de l'eau à la température demandée ou dans le laps de temps imparti, elle enclenchera automatiquement en complément l'appoint électrique. Ce mode de fonctionnement permettra de faire le maximum d'économie tout en garantissant un confort suffisant en eau chaude.

Qu'elle est la rentabilité d'un chauffe-eau thermodynamique ?

Compte tenu du crédit d'impôt pour la transition énergétique disponible (30% en 2016), pour une famille de 4 personnes, comparé à un chauffe-eau haut de gamme (type « ACi ») de 300L, le retour sur investissement d'un chauffe-eau thermodynamique est d'environ de 1 à 2 ans (comparaisons chauffe-eau électrique versus thermodynamique).

En outre pendant une période de 5 ans, les fabricants « sérieux » sécurisent votre investissement en proposant une garantie de la même durée. Sur la base d'une durée de vie moyenne du chauffe-eau de 15 ans, après 5 ans, au cours des 10 années suivantes, vous continuez à économiser plus de 200€/an, soit plus 2.000€ d'économies supplémentaires.

Qu'est-ce le cycle thermodynamique d'une pompe à chaleur ?

Les différentes solutions techniques de mise en œuvre ?

Il existe 4 solutions différentes d'installation d'un chauffe-eau thermodynamique :

1 - sur air ambiant : le chauffe-eau thermodynamique monobloc sur air ambiant est destiné à être installé dans un local non chauffé, hors gel, bien isolé des pièces voisines et d'un volume d'au moins 20m3 ; son installation est recommandée dans un garage, cave ventilée, buanderie non chauffée, chaufferie, sous-sol …

2 - sur air extérieur : le chauffe-eau thermodynamique monobloc gainé sur air extérieur est installé dans le volume habitable ; il est équipé de gaines pour aspirer et rejeter l'air à l'extérieur ; son installation est recommandée dans une buanderie chauffée, un local technique, un cellier.

3 - sur air extérieur « split system » : le chauffe-eau thermodynamique split sur air extérieur se présente en 2 parties : le chauffe-eau, dans le volume habitable, et la pompe à chaleur, à l'extérieur ; les 2 parties sont reliées par une liaison frigorifique pour transférer la chaleur de l'unité extérieure vers le chauffe-eau ; son installation est recommandée dans un placard, une salle de bains, un cellier.

4 - sur air extrait : le chauffe-eau thermodynamique monobloc sur air extrait assure 2 fonctions : la ventilation et la production d'eau chaude sanitaire ; il est dans le volume habitable et est raccordé au réseau de ventilation pour récupérer l'air chaud aspiré par les bouches d'extraction de la salle de bain, de la cuisine, ou encore des WC avant le rejet sur l'extérieur ; le moteur de la VMC est intégré au produit ; son installation est recommandée dans un cellier, une buanderie chauffée, un local technique, une cuisine.

Le vrai / faux sur les chauffe-eau thermodynamiques

Le chauffe-eau thermodynamique étant une solution d'économie d'énergie relativement récente, elle est encore mal connue du grand public et est déjà victime de quelques idées reçues !

1. Il faut obligatoirement une unité extérieure pour pouvoir bénéficier d'un chauffe-eau thermodynamique :

FAUX : un chauffe-eau thermodynamique existe aussi en modèle compact dont la pompe à chaleur complète est directement intégrée sur le haut de l'appareil ; l'utilisation de la pompe à chaleur incluse dans l'appareil se fait au sein de l'habitat ; les calories utilisées dans ce cas sont celles de l'air ambiant, au sein d'une pièce suffisamment spacieuse.

2. Le chauffe-eau thermodynamique fonctionne principalement à base d'électricité :

VRAI et FAUX : l'intérêt d'un chauffe-eau thermodynamique est de fonctionner en extrayant les calories de l'air ambiant ; cependant, il faut aussi l'aide de l'électricité pour accompagner ce processus (moteur du compresseur) ; mais il y a davantage d'énergie produite que d'énergie consommée : c'est ce qui fait l'intérêt énergétique du chauffe-eau thermodynamique ; de plus, lorsque la demande en eau chaude sanitaire est trop importante, une résistance électrique d'appoint prend le relais.

3. On peut installer un chauffe-eau thermodynamique dans un placard :

VRAI et FAUX : un chauffe-eau thermodynamique fonctionnant sur air ambiant requiert un espace de 20m3 d'air au moins pour pouvoir être alimenté correctement en calories et ne peut donc être installé dans un placard ; en revanche, un modèle gainé sur air extérieur ou split-system peut quant à lui s'intégrer sans problème dans un espace confiné.

4. Un chauffe-eau thermodynamique requiert une température ambiante élevée pour fonctionner :

FAUX : la plupart des modèles sont conçus pour avoir un rendement d'extraction de calories optimal dans un air compris entre +5°C et +35°C ou plus leur permettant d'être installés dans une pièce non chauffée ; en outre, comme le CET rejette un air plus froid, s'il est installé dans une pièce chauffée, il fera augmenter les besoins en chauffage ; l'intérêt serait alors nul si vos économies en eau chaude sanitaire étaient compensées par un besoin plus important en chauffage !

5. Le surcoût pour un CET n'est pas rentabilisé si on ne prend que des douches :

FAUX : cependant, il est recommandé de choisir une capacité de chauffe-eau thermodynamique adaptée à ses besoins d'eau chaude réels (voir un modèle sur lequel on pourra abaisser la température de consigne de l'eau chaude), sinon le COP global annuel s'en verra diminué puisque vous aurez dépensé de l'énergie électrique pour chauffer de l'eau qui ne sera pas utilisée et qui se refroidira dans l'ambiance de la pièce.

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