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Pied de page - Chauffage d'une maison
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Thermodynamique
Production d’eau chaude par Pompe à chaleur
Tableau des Avantages et Inconvénients
Avantages
Inconvénients
Thermodynamique
Investissement abordable
Rendement très performant
Possibilité de crédit d’impôt
Ne demande pas d’entretien
Solution compacte
Dépend des conditions climatiques et du lieu géographique.
Dépendante de l’alimentation électrique
Demande une installation VMC spécifique
Principe

Le principe du ballon d’eau chaude sanitaire thermodynamique fonctionne sur le même principe qu’une pompe à chaleur aérothermique Air /Eau. Il fonctionne exactement comme un chauffe eau électrique sauf qu’au lieu de produire de la chaleur par une résistance électrique, les calories présentes dans l’air sont collectées pour être cumulées dans le stockage d’eau . Ce principe permet de récupérer des calories naturellement présentes dans l’air et gratuites.

Fonctionnement

Un fluide caloporteur est contenu dans un circuit de canalisation fermé (en boucle) équipé de 4 éléments :
- un échangeur thermique air /eau à ailettes équipé d’un ventilateur. Son rôle est de capter les calories.
- un détendeur. Il permet de diminuer la pression du gaz et de faire diminuer sa température (cf. Cycle de Cardot)
- un échangeur thermique à serpentin à l’intérieur ou en périphérie du stockage d’eau chaude. Il permet de céder les calories collectées par le fluide caloporteur à l’eau chaude sanitaire.
- un compresseur. Il permet d’augmenter la température du fluide en augmentant sa pression.
Lors du chauffage de l’eau, l’échangeur thermique situé à l’air ambiant capte les calories pour les collecter dans un fluide caloporteur. Une fois réchauffé le fluide est compressé et propulsé par un compresseur . Lors de cette phase le fluide augmente sa température du fait que sa pression augmente (cf. Loi des gazs parfaits). En suite, le gaz caloporteur passe dans un échangeur thermique en serpentin installé à l’intérieur ou en périphérie du stockage d’eau chaude pour transmettre les calories et produire l’eau chaude sanitaire (jusqu’à 60°C). Une fois refroidi le fluide continue son circuit dans un détenteur afin de diminuer sa pression. La diminution de la pression d’un gaz provoque celle de sa température. Une fois refroidi le gaz recommence le cycle.

En savoir plus sur le fonctionnement d’une pompe à chaleur.

Comme toutes les pompes à chaleur le rendement de l’appareil dépend de la quantité de calories présentes dans l’air. Plus simplement dit, plus il fait chaud plus il est facile de produire de l’eau chaude sanitaire. En effet, plus l’air est chaud plus il contient des calories. Un chauffe-eau thermodynamique peut fonctionner jusqu’à -5°C. Au dessous de cette température le rendement de la pompe à chaleur est trop faible pour prétendre à être rentable et risquerait de s’abîmer en forçant. Un appoint est donc nécessaire pour permettre en cas de grand froid de prendre le relais pour produire l’eau chaude sanitaire. Il est très commun que le chauffe-eau thermodynamique soit équipé d’un appoint avec une résistance électrique.
Ballon Thermodynamique - Chauffe eau thermodynamique
Installation

Le chauffe-eau thermodynamique prend les calories dans l’air. Il est évident que l’air d’où les calories sont puisées ne peut pas provenir de votre maison car vous auriez chauffé votre logement pour chauffer votre eau chaude sanitaire... De plus l’air ayant cédé des calories sort à une température rabaissée de à 1 à 2°C entre l’entrée et la sortie. Il faut donc que dans l’endroit, où est pompé l’air, soit tempéré mais non chauffé. Pour ce il suffit d’installer son chauffe-eau thermodynamique directement dans cet endroit (exemple: garage non chauffé) ou gainer l’entrée et sortie d’air vers cet endroit (exemple : les combles).
L’idée de brancher le chauffe-eau thermodynamique sur l’évacutaion de la VMC semble logique. Oui et Non, car en effet si on récupère les calories extraites du logement par la VMC le débit du chauffe-eau thermodynamique en air et bien plus important. Le fait de brancher directement votre VMC sur l’arrivée d’air de votre thermodynamique videra votre logement de sa chaleur comme une fenêtre ouverte. Certains fabricants utilisent les VMC ce qui est très intelligent mais pas suffisant car un apport supplémentaire sera toujours nécessaire.
Le chauffe-eau thermodynamique demande un volume de 20m³ pour éviter de faire chuter la température de l’endroit et de diminuer son rendement. Une pièce avec une surface de 10 m² au sol pour fonctionner est suffisant.
Certains thermodynamiques peuvent être gainsé vers l’extérieur du logement. Attention ce sont des modèles spécifiques avec une pompe plus puissante. En effet les variations de températures seront plus importantes. De plus attention aux heures creuses car ces chauffe-eaux thermodynamiques fonctionnent le jour quand il fait chaud pour éviter la fraîcheur de la nuit.

Performances

Le Cop : Bien que la chaleur pompée provient d’une source naturelle, le compresseur consomme de l’électricité pour déplacer le fluide et le comprimer.
Pour permettre de connaître la consommation d’énergie en électricité par rapport à celle restituée au logement sous forme de chaleur, il existe une mesure appelée CoP, le coefficient de performance, qui permet de connaître le rendement de votre chauffe-eau thermodynamique. En moyenne, une pompe à chaleur fournie 3kWh quand elle en consomme 1, soit un CoP de 3. Si on compare cette valeur au chauffage électrique, soit l’effet joules, on obtiendrait 1 dans les meilleures conditions . On comprend donc l’intérêt financier de chauffer son logement avec une pompe à chaleur.

Mais attention !
Le CoP est mesuré avec une température extérieure de 10°C ce qui est très doux pour un hiver. Ceci fausse partiellement la performance réelle du chauffe-eau thermodynamique. En effet en dessous de -5°C un appoint électrique ou autre prend le relais afin d’éviter toute usure prématurée de la pompe à chaleur et de surconsommation du compresseur. Pour être au plus proche de la réalité il vaut mieux se référer  au ‘’CoP saisonnier'’ ou ‘’ Cop annuel’’, le SPF.

Le temps de chauffe :
Vérifier bien l’information pour votre confort. Le temps de chauffe hors relais de l’appoint ne doit pas dépasser 8h. En effet au delà de ce temps la disponibilité de l’eau chaude sanitaire vous fera défaut.
Prix d’une chaudière chauffe-eau thermodynamique
Capacité
Prix d’achat (hors taxes)
Entretien
200 litres
1300€ à 2000€
0€
300 litres
1450€ à 2500€
0€

Schémas de fonctionnement Pompes à chaleur
Géothermie horizontale
Géothermie verticale
Ballon Thermodynamique - Chauffe eau thermodynamique