Une petite PAC pour l’ECS
Source : Jean-Paul Blugeon - Habitat Naturel n°44
Avec l’évolution de la performance énergétique, un logement récent consomme davantage d’énergie pour l’eau chaude sanitaire que pour le chauffage. Respecter la nouvelle réglementation thermique (RT 2012) implique la mise en place de solutions plus efficientes. Or, on assiste à l’émergence d’un nouveau type de préparateur d’eau chaude : le CET ou chauffe-eau thermodynamique. Présenté comme l’avenir du classique cumulus électrique, il est doté de meilleures performances, avec une consommation d’électricité réduite. Dans un avenir proche, ce produit serait appelé à prendre une place croissante : il fait gagner une classe énergétique sur l’étiquette énergie. Et il concurrencerait le chauffe-eau solaire. Qu’en est-il?
Comment ça marche ?
Le chauffe-eau thermodynamique est un cumulus doté d’une mini pompe à chaleur (PAC) qui transfère la chaleur d’un milieu froid vers un milieu chaud (cycle thermodynamique frigori que) grâce au changement d’état gaz/ liquide d’un fluide frigorigène. De type air/ eau, cette PAC mobilise les calories de l’air pour chauffer l’eau sanitaire. Par rapport à une résistance électrique (effet Joule) la PAC réduit fortement la consommation d’électricité. Quand elle ne suffit pas (en hiver ou lors de fortes consommations d’eau chaude sanitaire - ECS) une résistance électrique interne prend le relais. Certains ballons sont équipés d’un second échangeur raccordable à la chaudière du chauffage central.
Les technologies en concurrence
Elles dépendent de la provenance de l’air utilisé comme « source froide » :
- CET sur air ambiant : celui d’une pièce, idéalement enterrée (garage, sous-sol ou cave, avec l’inertie thermique de la terre), non chauffée (buanderie, cellier, lingerie) mais pouvant bénéficier d’une source de chaleur « perdue » : chaudière, cuisinière, congélateur, lave-linge, sèche-linge…
- CET sur air extérieur, dont il existe deux versions :
- PAC intégrée au ballon (système monobloc) : une gaine aspire l’air extérieur vers la PAC, une autre rejette à l’extérieur l’air « refroidi ».
- PAC air-air à « split » (module extérieur avec ventilateur, évaporateur et compresseur), le condenseur et le détendeur étant situés à l’intérieur avec le ballon : c’est une mini PAC aérothermique.
- CET sur air extrait : intercalé sur la sortie « air vicié » de la VMC (ventilation mécanique contrôlée) simple flux ou intégrant lui-même une VMC. Bien que le débit d’air (60-150 m³/h) soit bien inférieur à celui d’un CET à split (900 m³/h), les performances sont supérieures car il bénéficie toute l’année d’air chaud (19 à 28-30 °C, selon la saison) et permet de récupérer au passage une énergie qui serait perdue.
Le CET : un chauffe-eau électrique efficace...
Grâce à la pompe à chaleur, les fabricants annoncent des COP (coef cients de performance) de 3,3 à 3,8 : pour 1 kWh d’électricité consommée, l’appareil en restitue 3 à 4 fois plus pour chauffer l’eau, le différentiel provenant de l’environnement. Ainsi, le CET ferait économiser 70 % sur la facture d’eau chaude, par rapport à un cumulus électrique. Notons que ce dernier est un système peu performant : si la résistance (effet joule) a un rendement de 100 %, la source d’électricité en France est à près de 90 % d’origine thermique (dont 75 % nucléaire), avec un rendement production-distribution inférieur à 30 %. Ainsi, la PAC compense une bonne partie des 70 % d’énergie perdus.
Mais ses performances se dégradent en hiver, quand la température de l’air baisse au-dessous de 8 °C. Les conditions d’installation doivent permettre au CET de fonctionner essentiellement sur la PAC, en évitant le mode « relance rapide » (pour atteindre la température de consigne de 55-60 °C) avec la résistance électrique d’appoint : elle ne devrait servir qu’en cas de redémarrage après une absence prolongée, d’augmentation transitoire des besoins en eau chaude ou... de panne de PAC.
Si le COP baisse trop en hiver (2 % par degré) la résistance prend le relais en toute discrétion, au détriment de la facture d’électricité...
Par ailleurs les promesses « sur le papier » semblent surévaluées, selon une étude du COSTIC. Mais même avec un COP de seulement 1,8, le CET reste deux fois plus efficace qu’un cumulus électrique.
Enfin, il reste les questions de l’entretien de la PAC (il est raisonnable d’opter pour un contrat d’entretien annuel), de l’inévitable perte de fluide frigorigène sur le long terme (à compenser) et de la longévité de la PAC, généralement garantie seulement 1 an : 10 ans, 15 ans, 20 ans ?
Des performances thermiques liées à la technologie
CET sur air ambiant : la température du local peut accuser une forte baisse (5 à 10 °C), ce qui augmente les déperditions statiques du ballon ; dans des cas extrêmes, certains y installent un convecteur : c’est alors lui qui fournit l’énergie et il vaut encore mieux activer la résistance d’appoint ! Cédric Creton (ingénieur énergéticien) pointe d’autres bémols : « mise en dépression, la zone d’aspiration augmente les déperditions de la zone chauffée environnante ; quand la PAC aspire l’air du sous-sol (préconisation fréquente des fabricants) elle augmente le différentiel de température avec le rez-de-chaussée : avec un sous-sol peu étanche et un plancher RdC mal isolé on augmente la consommation de chauffage, mais si le sous-sol est isolé et étanche, la température peut descendre en dessous de 0 °C avec risque de gel du réseau d’eau. Ce type de CET est à éviter, c’est pourtant celui qui est le plus installé... ».
CET sur air extérieur : soumis aux variations des conditions extérieures qui dégradent la performance moyenne annuelle, il fonctionne moins bien en hiver, en particulier en régions froides et en altitude ; mais de nombreux logements BBC avec CET l’utilisent et c’est aussi une solution RT 2012...
CET sur air extrait (VMC) : c’est la meilleure configuration, grâce à la stabilité de la température de l’air qui est toujours à plus de 15 °C. Ceci étant, il s’agit d’une VMC simple flux : en optant pour ce type de CET on s’interdit l’évolution vers une VMC double flux.
Une évolution rapide
En 2008, le chauffe-eau thermodynamique était presque une nouveauté. Aujourd’hui on recense une centaine de modèles, commercialisés sous une trentaine de marques. L’offre s’articule autour des caractéristiques suivantes : prédominance du fonctionnement sur air ambiant, volume de stockage 150 à 300 L, régulation électronique offrant de nombreuses fonctionnalités (asser- vissement « heures creuses », cycles anti-légionelles...), dégivrage automatique, température maximale de réchauffage de 55 °C sans recours à l’appoint, fluide frigorigène R134a (sans chlore néfaste à la couche d’ozone mais avec un pouvoir d’effet de serre encore élevé).
Les chauffe-eau thermodynamiques « marginaux »
Ils n’utilisent pas l’air comme source froide :
- CET à capteurs aérosolaires (sorte de capteurs solaires où circule le uide) : le COP est amélioré (6 à 7 annoncés) mais le prix est supérieur à celui d’un chauffe- eau solaire
- CET à capteurs géothermiques (réseau de tubes enterrés à faible profondeur, où circule le uide) : sur le même principe que le chauffage géothermique, le prix est également élevé
- CET sur le retour de plancher chauffant (20 à 25 °C) : présente peu d’intérêt car il prélève l’énergie sur le poste « chauffage », sauf si ce dernier fonctionne au bois.
CET sur air ambiant : les contraintes d’installation
Le local doit faire au moins 6 m² ou 20 m³. L’air ambiant doit rester dans la fourchette 15-35 °C. S’il risque de des- cendre à moins de 10 °C il vaut mieux renoncer à y installer l’appareil. Pour éviter de refroidir le logement, la pièce
doit être située en dehors de la zone habitable chauffée, avec une isolation thermique entre les deux. Éviter la contiguïté avec une chambre, en raison du bruit en fonctionnement : 35 à 50 dB, plus qu’un congélateur ou une VMC.
Pour aller plus loin
La synthèse du rapport ADEME - COSTIC (19/10/2011)
Chauffe-eau thermodynamique, le guide pro
COSTIC
UECF
