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Le chauffe-eau thermodynamique... pour récupérer les calories de l’air

Septembre 2011
Le Particulier Pratique n° 371, article complet.
Auteur : COUNE (Isabelle)
  • Sur air ambiant
  • Sur air extérieur
  • Sur air extrait
  • En géothermie

Le chauffe-eau thermodynamique désigne une pompe à chaleur air-eau qui produit de l’eau chaude. La pompe à chaleur et le chauffe-eau sont reliés par un circuit fermé dans lequel circule un fluide frigorigène. La pompe à chaleur extrait les calories de l’air et les transmet au fluide frigorigène. Celui-ci circule ensuite dans un échangeur, placé autour de la cuve du ballon, où il cède sa chaleur à l’eau. L’eau chauffe, le fluide se refroidit et retourne dans la pompe à chaleur, où il commence un nouveau cycle. Il existe différentes configurations d’installation selon le type de prise d’air.

Sur air ambiant

Le chauffe-eau thermodynamique peut fonctionner à partir de l’air ambiant s’il est installé dans une pièce non chauffée, mais dans laquelle on ne séjourne pas, comme un garage. En effet, en prélevant les calories de l’air ambiant, l’appareil rejette de l’air frais et refroidit la pièce en moyenne de 3 à 5 °C pendant la période de chauffe, qui dure environ 7 h. Il faut que le volume de la pièce soit suffisant – au moins 20 m3, soit environ 10 m2 – et le local ne doit pas être contigu aux chambres, à cause du bruit. Comme les pompes à chaleur, ces appareils affichent un coefficient de performance (COP). Ils sont évalués selon une norme spécifique (EN 255-3). Par exemple, un COP de 3,5 signifie que le modèle restitue 3,50 kW pour 1 kW absorbé, l’économie réalisée est donc de 70 % par rapport à un chauffe-eau électrique classique.
Un crédit d’impôt de 36 % est accordé aux particuliers qui installent un chauffe-eau thermodynamique. L’arrêté du 30 décembre 2010 précise la valeur du COP exigée pour bénéficier de la réduction fiscale : il doit être supérieur à 2,5 avec une température de l’air à 7 °C et une température de consigne de l’eau de 50 °C. Ainsi, l’Aéromax 3 de Thermor affiche un COP de 3,1 ; le Cylia 2 de Noirot, un COP de 2,9. Ces appareils sont équipés d’un appoint électrique qui intervient en cas de forte demande d’eau chaude ou lorsque la température extérieure est trop basse. L’Odyssée 2 d’Atlantic est doté de la fonction “heures creuses”.

Sur air extérieur

Deuxième possibilité, le raccordement sur l’air extérieur. Ce système permet soit de garder l’appareil à l’intérieur, mais en prévoyant une gaine d’entrée d’air donnant à l’extérieur, soit, comme pour les pompes à chaleur à split, de relier une unité extérieure à une unité intérieure par une liaison frigorifique. L’avantage réside alors dans la compacité du chauffe-eau, pas plus grand qu’un appareil électrique standard.

Sur air extrait

La troisième solution, sans doute la plus performante, utilise le réseau de la ventilation mécanique contrôlée (VMC). Le système assure à la fois la ventilation et la production d’eau chaude. Le chauffe-eau prélève les calories dans l’air rejeté à l’extérieur par la VMC, donc préchauffé à 20 °C. Ces matériels sont spécialement dimensionnés pour fonctionner avec les débits des VMC, par nature très faibles ; par exemple, 60 m3/h pour l’Aéromax VMC de Thermor. Ce type d’équipement est adapté à l’habitat neuf et à la réhabilitation, car l’installation de la VMC est pensée pour être raccordée au chauffe-eau. L’appareil a une régulation permettant de l’utiliser en mode pompe à chaleur (PAC) ou PAC avec appoint électrique. Ici, pour l’obtention du crédit d’impôt, le COP, mesuré avec une température d’essai à 20 °C, doit être supérieur à 2,9.
Il ne faut pas perdre de vue que tous les COP annoncés par les constructeurs sont des COP machines, évalués en laboratoire selon une méthode très précise qui s’applique rarement dans la réalité. Une étude menée durant 2 ans par le Centre d’études et de formation pour le génie climatique et l’équipement technique du bâtiment (Costic), à la demande de l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (Ademe) et de l’Union des entreprises de génie climatique et énergétique de France (UECF-FFB), sur les performances des chauffe-eau thermodynamiques conclut que dans les conditions réelles le COP est plus proche de 1,8 que de 3. Mais même à ce niveau de performance, l’efficacité d’un chauffe-eau thermodynamique est deux fois supérieure à celle d’un chauffe-eau électrique classique et comparable à celle d’un chauffe-eau solaire individuel.

En géothermie

C’est encore peu courant, mais il existe des chauffe-eau thermodynamiques fonctionnant sur capteur géothermique avec un circuit d’eau glycolée enfoui dans le sol. Ainsi, le chauffe-eau de Sofath (200 l) est proposé en versions Géo et Aéro. En installation géothermique, le système se compose d’un capteur horizontal enterré à 60 cm de profondeur environ sur une surface de 30 à 35 m2. La pompe à chaleur est située au-dessus de la cuve, dans la partie haute du système, et fonctionne avec du fluide frigorigène A qui circule dans les tubes entourant le ballon. Le temps de montée en température de 15 à 50 °C est un peu plus lent en géothermie : le modèle Aéro met 3 h 30 ; le Géo, 4 h 10. Pour réduire les risques de développement bactérien, le ballon dispose de la fonction “antilégionellose”.


Mots-clés :

CHAUFFE-EAU , EAU , EAU CHAUDE SANITAIRE , EAU CHAUDE SOLAIRE




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