Le chauffe-eau thermodynamique (à pompe à chaleur)

Un chauffe-eau thermodynamique (ou chauffe-eau à thermopompe, ou chauffe-eau à pompe à chaleur), c’est quoi ?

Ce type de chauffe-eau associe une pompe à chaleur et un ballon de stockage. Il consomme de l'électricité pour transférer la chaleur de l'air ambiant ou d'un fluide caloporteur au réservoir de stockage, plutôt que de produire directement de la chaleur. Comme il ne fait que compresser l’air chaud dans la pièce où il se situe, notez qu’en saison de chauffage, le chauffe-eau thermopompe sera peu efficace.Son efficacité énergétique est mesurée par le COP (coefficient de performance), qui met en relation la chaleur extraite et l'énergie électrique nécessaire à son fonctionnement. Plus le COP est élevé, plus le chauffe-eau est performant : un COP de 3 signifie que pour 1 kWh d'électricité consommé, le système transfert 3 kWh d'énergie à l'eau et bénéficie de 2 kWh gratuits !

Un chauffe-eau pompe à chaleur ou thermodynamique, comment ça marche ?

Le fonctionnement est le même que celui d'un réfrigérateur mais à l'inverse : l'intérieur du réservoir capte la chaleur au lieu de la rejeter. La pompe à chaleur fonctionne généralement par des températures d'air allant de -5°C à +35°C. En dehors de cet intervalle, c'est la résistance électrique qui prend le relais pour assurer le chauffage de l'eau. Certains chauffe-eau thermodynamiques sont équipés d’un deuxième échangeur thermique, ce qui présente l'avantage de pouvoir y raccorder une seconde source d’énergie (comme la chaudière du chauffage par exemple).

Les avantages du chauffe-eau pompe à chaleur ou thermodynamique

Économie d’énergie, simplicité d’installation, et moins de gaz à effet de serre ! Un chauffe-eau thermodynamique utilise la chaleur existante plutôt que d'en créer et peut réduire votre consommation énergétique et votre facture de façon considérable.

L'économie d'énergie peut facilement aller jusqu'à 50 % par rapport à un chauffe-eau électrique standard, et vous pouvez économiser encore davantage si l'air froid produit par la thermopompe est utilisé pour aider à répondre à vos besoins en climatisation.

Malgré leur coût initial élevé les chauffe-eau à thermopompe peuvent ainsi se révéler très rentables, en particulier s'ils équipent une nouvelle construction ou s'ils remplacent un chauffe-eau arrivé en fin de vie. De par leur fonctionnement ils rejettent beaucoup moins de CO2 qu'un système classique et restent simples à installer comparé aux systèmes solaires.

Les inconvénients : le prix à l’achat et l’emplacement

• L'inconvénient principal de ce type de chauffe-eau par rapport à un modèle classique est son prix, comptez environ 2 500 $ pour un modèle de 150 litres (40 gallons).
• Le rendement sera diminué par temps froid pour les thermopompes à air. Vous avez besoin d'un espace isolé du reste de la maison et non chauffé (par exemple la cave ou la buanderie, pour récupérer les calories gratuites générées par le congélateur, la laveuse, etc. si elles seraient perdues sinon) car si la chaleur est puisée dans une pièce déjà chauffée par le chauffage central, l'opération perd une partie de son intérêt. N'oubliez pas que le local va être refroidi donc une mauvaise isolation engendrera une charge de chauffage plus importante. Il n'y a cependant pas de pénalité de performance lorsqu'on puise directement dans une pièce chauffée si la maison est chauffée à l'électricité (dans quel cas, durant la saison froide, toute la chaleur transférée à l'eau est de source électrique pour un COP global de 1) et un avantage demeure si le domicile est chauffé aussi à l'aide d'une pompe à chaleur.
• Enfin les thermopompes fonctionnent de manière bruyante, donc prenez ce facteur en considération pour éviter toute mauvaise surprise.

Prix et économies d’énergie

La rentabilité du système dépend de la source de calories pour la pompe à chaleur et de l'utilisation ou non de climatisation en été si le domicile bénéficie de climatisation gratuite grâce à cet appareil.

Considérant qu’une famille québécoise de quatre personnes consomme en moyenne 4 500 kWh par an avec un chauffe-eau classique (soit une facture de 400 $) et que le chauffe-eau thermodynamique permet de diviser par deux cette facture, l'économie annuelle est de 200 $. Le temps de retour sur investissement est de 8 ans :

Chauffe-eau thermodynamique de 40 gallons:    2 500 $
Chauffe-eau électrique de 40 gallons :                     900 $
Différence à l'achat:                                                  1 600 $
Économie d'énergie annuelle:                                   200 $
Temps de retour sur investissement:   1 000 / 160 = 6,25

Les coûts peuvent avoir changé depuis la rédaction de cet article.

Les coûts d'entretien ne sont pas pris en compte dans ce calcul, mais vous rentabiliserez assurément votre investissement avant la fin de vie du système : faites des économies et contribuez à la protection de l'environnement en limitant vos émissions de CO2 ! Mais tout ceci n'est vrai que si la chaleur n'est pas puisée à même le milieu chauffé du domicile ; sinon, le calcul des économies est beaucoup plus subtil.

Choisir la pièce idéale pour le chauffe-eau thermopompe : isolée du reste de la maison, bien ventilée, non chauffée.

Le chauffe-eau thermodynamique est une alternative directe au chauffe-eau solaire, moins chère et pouvant assurer la totalité des besoins en eau chaude de votre foyer. Le projet d'achat et l'installation doivent néanmoins être soigneusement étudiés pour que le système fonctionne de manière optimale et soit rentable.

Si le chauffe-eau thermodynamique intègre une résistance électrique, c’est surtout pour assurer les besoins exceptionnels. Pour éviter de la solliciter et ainsi utiliser au maximum les capacités de votre pompe à chaleur, placez-le dans une pièce où il peut naturellement récupérer des calories : buanderie, cave, garage... Comme indiqué précédemment l'important est que le local soit non chauffé et bien isolé du reste de la maison, et si possible tempéré. L'idéal est d'avoir une température qui ne descende pas en dessous de 12°C sur l'année pour avoir un COP global intéressant.

Si le chauffe-eau puise et rejette l'air directement dans la pièce où il se trouve, cette dernière devrait être suffisamment volumineuse, environ 20 m3. La pièce doit être suffisamment ventilée pour supporter une aspiration de 300 m³/h nécessaire à un ballon thermodynamique de 200 litres (50 gallons), voire de 500 m³/h pour un ballon de capacité supérieure. Dans le cas contraire il est conseillé d'installer un conduit de ventilation pour l'aspiration et le refoulement.

Trucs et astuces en plus !

Si votre réservoir est en bon état, vous pouvez cumuler les systèmes

• Les chauffe-eau thermodynamiques les plus répandus fonctionnent avec une pompe à chaleur à air intégrée et puisent la chaleur dans l'air ambiant. Cependant, si votre réservoir actuel est encore en bon état et que vous ne souhaitez pas le remplacer, sachez qu'il existe aussi des thermopompes d'appoint. Au lieu d'être intégrée au chauffe-eau, la pompe à chaleur est reliée à la cuve par des conduites frigorigènes et une petite pompe additionnelle fait circuler l'eau du réservoir dans la thermopompe. C'est ce qu'on appelle un split-system. Un type particulier de thermopompe d'appoint qui fonctionne très bien dans les maisons relativement étanches est la thermopompe de reprise d'air ou de refoulement d'air.

Vous pouvez aussi choisir le chauffe-eau avec pompe à chaleur géothermique

• Vous pouvez également utiliser la chaleur contenue dans le sol plutôt que dans l'air. Les pompes à chaleur géothermiques utilisent le sol, les eaux souterraines ou les deux comme source de chaleur durant l'hiver et comme évacuateur de la chaleur récupérée dans la maison pendant l'été. Cette technologie coûte plus cher et il est généralement plus difficile de l'intégrer à une construction existante en raison des travaux d'excavations nécessaires, mais elle permet de chauffer, de climatiser et de produire l'eau chaude sanitaire pour l’ensemble d’une grande maison unifamiliale, avec un rendement constant, quelle que soit la température extérieure.