Les chauffe-eau thermodynamiques sont des systèmes de production d’eau chaude à accumulation de type "pompes à chaleur".
Les chauffe-eau thermodynamiques fonctionnent selon le principe des climatiseurs réversibles, lorsqu’on les utilise en mode chauffage.
Climatiseur réversible fonctionnant en mode chauffage (pompe à chaleur air-air)
Avant de présenter les chauffe-eau thermodynamiques, rappelons le fonctionnement des machines frigorifiques.
Visualisez le fonctionnement d'une machine frigorique (climatiseur fonctionnant en mode froid).
Visualisez le fonctionnement d'une machine frigorique fonctionnant en mode chauffage (climatiseur réversible fonctionnant en mode pompe à chaleur).
Vidéos de Florian Bisbau (Klima-Formation).
Pour en savoir plus sur le fonctionnement des machines frigoriques, on pourra étudier le dossier "Présentation des machines frigorifiques".
Les chauffe-eau thermodynamiques fonctionnent comme des pompes à chaleur. Ils récupèrent de la chaleur à l’extérieur du logement (ou dans un local non chauffé) et la restitue à l’eau sanitaire à réchauffer.
On peut parler de pompe à chaleur "air - eau sanitaire".
Source - Programme d'Action pour la qualité de la Construction et la Transition Energétique
La consommation d’électricité des systèmes thermodynamiques n’est pas, comme dans le cas des radiateurs ou des ballons électriques, égale à la quantité de chaleur fournie. Elle correspond à celle qui a été nécessaire pour effectuer le "transport" de la chaleur prélevée à l’extérieur et transféré vers l’intérieur. En comparaison d’un chauffage purement électrique la consommation est divisée par 2, voire par 3 à 4.
En mode pompe à chaleur la machine thermodynamique ci-dessus permet, pour une puissance électrique consommée de 3 [kW], le transfert d’une quantité de chaleur récupérée de l’ordre de 7 [kW], pour une fourniture totale de 10 [kW] de chaleur.
Le plus souvent les chauffe-eau thermodynamiques sont installés dans un local non-chauffé dans lequel ils récupèrent de la chaleur "gratuite".
Source Programme d'Action pour la qualité de la Construction et la Transition Energétique
Pour présenter une "réserve suffisante de chaleur" le local dans lequel le chauffe-eau thermodynamique est installé doit présenter un volume supérieur à 20 [m3] et une température minimale en hiver de +5 [°C] .
Lorsque le chauffe-eau thermodynamique fonctionne, il refroidit le local dans lequel il est installé. Une température minimale du local de +5 [°C] en l'absence de chauffe eau thermodynamique évitera les risques de gel lorsqu'il sera installé.
Enfin, la ou les parois qui séparent le local d’installation des locaux chauffés seront autant que possible isolées.
Question
La chaleur gratuite qu’un chauffe-eau thermodynamique installé dans un local non chauffé peut provenir
- de l’extérieur si le local non chauffé bénéficie d’ensoleillement,
- de l’intérieur s’il s’y trouve des appareils dégageant de la chaleur ou de l’humidité tels qu’un sèche-linge ou des machines frigorifiques (congélateur, cave à vin, etc.),
- du sol, terre-plein, cave ou vide sanitaire dont la température est plus stable et élevée que celle qui règne à l’extérieur.
Les chauffe-eau thermodynamiques peuvent également être installés dans un local non chauffé mais en utilisant une circulation d’air extérieur sur lequel la chaleur est récupérée. Cette solution évite de refroidir le local non chauffé ou l’installation de l’unité extérieure présentée plus haut.
Enfin, il existe des chauffe-eau thermodynamiques conçus pour récupérer la chaleur d’une extraction d’air des locaux de service cuisine et locaux de toilette.
Chacune de ces solutions présentent des avantages et inconvénients et l’on pourra en complément étudier plaquette éditée par le PACTE.