Fonctionnement d'un ballon thermodynamique

Alternative performante au chauffe-eau électrique classique, le ballon thermodynamique connait un succès considérable ces dernières années. 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.

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Ballon thermodynamique, un fonctionnement performant

Comme une pompe à chaleur

Le principe de fonctionnement d’un ballon 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 ballon 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.

Un ventilateur aspire l’air extérieur qui parcourt un circuit contenant un fluide frigorigène. Celui-ci chauffe au contact de cet air chaud et passe à l’état gazeux. Il est alors compressé, ce qui augmente sa chaleur. Il est ensuite condensé et un serpentin en cuivre dans le ballon transmet cette énergie à l’eau. Le fluide est revenu à l’état liquide et retrouve sa pression initiale pour recommencer son cycle de captage.

Le raccordement hydraulique ne change pas d’un raccordement pour un chauffe-eau classique. Par contre, il nécessite un raccordement électrique spécifique pour le système de chauffage d’appoint. Celui-ci prend le relais lorsque les températures extérieures ne permettent pas à la pompe à chaleur de couvrir seule les besoins en chauffage.

Installation 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.

Fonctionnement à 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.

A air extrait

Un ballon 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 ballon thermodynamique sur plancher chauffant.

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 !

Rendement et performances du fonctionnement d’un ballon thermodynamique

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 !

Le ballon thermodynamique : Pour réduire la consommation énergétique liée à l’eau chaude sanitaire

Des besoins de chauffage en constante diminution

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.  

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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.

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