19 août 2013

Comment régler et optimiser une courbe de chauffe (loi d'eau)

Aujourd'hui, une installation de chauffage performante, confortable et économique devrait obligatoirement être pilotée par une régulation utilisant une courbe de chauffe ou dite encore « loi d'eau ». Il est ainsi vraiment navrant d'entendre encore, de la bouche même de certains installateurs, qu'avec une sonde extérieure pour des radiateurs (même dimensionnés « au plus juste ») les habitants vont avoir froid en hiver !

Il n'est pas rare non plus de rencontrer des installations de chauffage possédant une telle régulation mais dont les capacités ne sont pas exploitées à leur maximum, bien souvent par incompréhension du fonctionnement, un mauvais réglage ou un manque de conseils avant-vente, entraînant alors bien souvent un inconfort pour les occupants (et une mauvaise image de cette régulation auprès du public), voir une surconsommation.

12 août 2013

Combien coûte votre eau chaude sanitaire ?

Tout d'abord, un petit rappel de physique : si vous plonger une résistance électrique dans un ballon d'eau, elle va consommer de l'électricité et fournir de la chaleur en échange. Cette énergie calorifique produite (Q) est proportionnelle à la puissance du corps de chauffe (P) et au temps de chauffe (t) :

Q = P x t

Pour élever en température n'importe quel corps, il faut lui fournir une énergie en quantité dépendant de sa masse (m), de son aptitude à être réchauffé (c : chaleur massique) et des températures initiale et finale (ΔT : différence entre température finale et température initiale) :

Q = m x c x ΔT

Avec ces deux formules, on peut alors obtenir la formule suivante :

P x t = m x c x ΔT

Pour l'eau, 1 litre=1kg et c=4.180J/(kg.°C) = 0,00116kWh/(kg.°C). Il faut donc :

1,162kWh pour chauffer 1000 litres d’eau de 1°C

Pour une résistance électrique dans un chauffe-eau, en considérant que le rendement est proche de 100% (toute la chaleur produite électriquement est communiquée à l'eau), pour chauffer 1m3 d'eau de 12°C (température moyenne de l’eau en entrée d’habitation, environ 10°C en hiver, 15°C en été) à 40°C (moyenne estimée de la température d'usage de l'eau chaude), soit un ΔT de 28° (40-12), il faut donc dépenser environ :

1,162 x 28° x 1000 = 33kWh pour chauffer 1m3 d'eau de 12 à 40°C

Attention toutefois, une production d’eau chaude sanitaire comporte toujours des pertes qui augmentent forcément la consommation :
  • Les pertes dans l'enveloppe des ballons : Elle est indiquée par les fournisseurs dans les documentations techniques sous le terme de "consommation d'entretien". La consommation d'entretien type pour un ballon électrique de 200 litres est de l'ordre de 1,7kWh par jour (pour un ballon réglé à 65°C et dans une ambiance de 20°C), soit environ 620kWh/an. Attention, cette consommation peut aussi fortement augmenter en cas d’entartrage de la résistance du ballon ou de la position du chauffe-eau dans un local froid.
  • Les pertes dans les tuyaux : elles combinent à la fois de la perte d’énergie (isolation des tuyauteries) et perte d’eau (distance du générateur d'eau chaude au point de puisage entraînant à puiser plusieurs litres d'eau avant d'obtenir de l'eau chaude au robinet).
  • Les pertes dans la chaudière : que ce soit une chaudière à gaz, à fioul, ou à bois, destinée par ailleurs au chauffage de la maison, le rendement varie tout au long de l’année, puisque en été, la chaudière va être sollicitée de façon intermittente pour la préparation d'eau chaude, entraînant entre chaque sollicitation, le refroidissement de l'eau contenue dans le circuit de la chaudière.

Un ballon de base (résistance "blindé") de 100L à 60°C dans une ambiance à 10°C perd ainsi environ 0,5°C/heure (en prenant une constante de refroidissement de 0.28, fonction de l'isolation du ballon, à trouver dans ses caractéristiques). Attention, ceci est une simple estimation et ordre de grandeur, le calcul étant bien plus complexe que celui ci-dessous, et surtout variant dans le temps !


100L d'eau perd : 100L x (60°-10°) x 0,28 = 1.400Wh en une journée, soit 58Wh/h.

La capacité thermique massique de l'eau étant d'environ 1.162Wh/(kg.°C) :


une perte de 58Wh représente environ 0,5°C en une heure (100L d'eau = 100kg)

Attention à nouveau, cette valeur n'est pas constante dans le temps. En effet au bout d'une heure, la température de l'eau sera donc < 60°C et la perte ne sera plus de 58Wh par heure mais inférieure (le ΔT entre la température de l'eau et l'ambiance varie en permanence au fur et à mesure du refroidissement). Mais sur 24H, on peut estimer que l'eau chute d'environ 12°C.

Selon les sources, les régions, le type d'habitat, une famille de 4 personnes consomme en moyenne de l'ordre de 120 à 200m3 d'eau par an. Pour les calculs suivants, nous prendrons une moyenne de 160m3 : 40% de cette eau sert au bain et à la douche et 5% à la cuisine. On retiendra donc qu'environ 45% de la consommation d'eau est chauffée, soit environ 70m3.

Alors combien coûte cette quantité d’eau chaude pour une famille de 4 personnes avec les différentes énergies (sans compter le prix de l’eau en moyenne à 4 euros le m3). Avec prix énergie au 02/2017.

Chauffe-eau électrique
Dans le cas le plus défavorable, l'eau est chauffée par de l'électricité au tarif des heures pleines soit 0,1459€/kWh (contrat 6kVA).

(70 x 33 + 620) x 0,1459 = 428 euros / an en tarif de base

Avec une tarification heures pleines/heures creuses et un chauffe-eau électrique qui ne fonctionne qu'en heures creuses le coût de l'énergie devient :

(70 x 33 + 620) x 0,1270 = 372 euros / an en tarif HP/HC


NOTA : la différence entre un abonnement 6kVA "base" et "heures creuses" n'est que de 4,01€TTC/an pour un différentiel de consommation d'environ 56€/an, ce qui pousserai donc ce dernier à être souscrit. Mais attention, ceci est vrai pour une consommation d'environ 4 personnes (capacité de chauffe-eau importante), sachant aussi que le prix du kWh en heures pleines est pratiquement 1cts €TTC plus cher ! Ainsi, pour des chauffe-eau de faibles capacités (avec aussi une utilisation assez continu tout au long d'une journée) ou une faible utilisation d'eau chaude, si vous n'avez pas d'autres usages importants en électricité notamment la nuit, le tarifs HC/HP pour un chauffe-eau électrique n'est pas forcément adapté !


Gaz naturel
Si on considère un rendement moyen de chaudière de l’ordre de 85% (intégrant les différentes pertes), avec un tarif du kWh de gaz de l’ordre de 6cts€ pour un abonnement de plus 6.000 kWh/an (logement aussi chauffé au gaz - tarif B1) :

70 x 33 x 1,15 x 0,06 = 160 euros / an

Fioul
Le prix du fioul domestique est à 80cts€ le litre, le rendement des chaudières variant entre 75 et 95%, l'énergie récupérée est de l’ordre de 7,5 à 9,5kWh/litre. Nous prendrons comme pour le gaz 85% de rendement, soit 8,5kWh/litre :

70 x 33 x 0,8 / 8,5 = 217 euros / an

Chauffe-eau thermodynamique
Compte tenu de son coefficient de performance, une pompe à chaleur air/eau chauffant principalement l’eau, ce type de ballon peut engendrer jusqu'à 70% d’économie d’énergie, soit un coût annuel d’environ :

128€/an avec un tarif électrique de base


Comme vous avez pu vous en rendre compte, l’enjeu économique d’une famille de 4 personnes pour la production d’eau chaude sanitaire n’est pas très important (d’où le nombre très important de chauffe-eau électriques dans le parc français), et une amélioration de 30% de la consommation énergétique n’engendrait que quelques dizaines d’euros d’économies. Il faut donc clairement considéré en premier lieu cette amélioration comme un enjeu environnemental.

On peut cependant, et plus particulièrement dans les installations existantes, trouver des solutions pour consommer à la fois moins d'eau et moins d'énergie :
  • isolation des tuyaux de l'installation
  • amélioration de l'isolation des ballons, ou déplacement de ceux-ci dans des pièces chauffées
  • installation d’un ballon thermodynamique (voir solaire) lors d’un remplacement de chauffe-eau électrique (voir amortissement chauffe-eau thermodynamique)
  • utilisation de chauffe-eau instantanés ou de plusieurs ballons de tailles différentes en fonction des usages
  • système de production d'eau chaude différent en été et en hiver
  • réduction des délais d'attente de l'arrivée de l'eau chaude lors des puisages (ex. bouclage sanitaire).


11 août 2013

Le robinet thermostatique de radiateur


Un radiateur contrôlé manuellement, sans compter l’aspect économies d’énergie, émet en moyenne 100Kg de CO2 de plus qu’un radiateur équipé d’un robinet thermostatique ! Malheureusement, le vieil adage qu’il faut toujours laisser un radiateur sans vanne thermostatique est encore bien trop souvent présent et communiqué à tort aux clients ! Car il faut savoir qu’ils sont notamment obligatoires sur tous les radiateurs dans les bâtiments neufs (depuis 1982), sauf :
  • sur le(s) radiateur(s) situé(s) dans une pièce contenant un thermostat d’ambiance pour ne pas influencer la régulation centrale,
  • sur au moins un des radiateurs de l’installation (généralement un radiateur sèche-serviette) dans le cas où il n’y a pas de thermostat central ou si l’installation n’est pas équipée d’un circulateur électronique (coupant la circulation si les têtes thermostatiques venaient à toutes se fermer),
  • si les radiateurs sont installés en série sur un système de distribution de la chaleur monotube non dérivé.
Ainsi, en dehors de ces 3 cas, il est fortement recommandé d’équiper tous ces radiateurs d’une vanne thermostatique qui permet de réaliser de réelles économies d'énergie (de 20 à 30%) lorsqu'elle est bien utilisée. Elle va en effet se fermer automatiquement lorsqu'il y aura des apports de chaleur autres que ceux du générateur de chauffage (soleil entrant par les fenêtres, feu de cheminée, four de la cuisine, chaleur humaine …), évitant ainsi de faire fonctionner le générateur de chaleur (ex. chaudière) pour rien et de générer de l’inconfort (surchauffe). Une telle vanne va aussi permettre de régler la température de chaque pièce, en limitant voire en coupant l’arrivée d’eau au radiateur, en choisissant une position qui va généralement de 1 (le moins chaud) à 5 (le plus chaud), avec aussi une position « * » (hors gel) avant la fermeture complète de la vanne.

Fonction d'une vanne thermostatique

Une vanne thermostatique de radiateur, associée à son indispensable « tête » thermostatique, n’est donc pas un robinet de radiateur « ordinaire ». Elle abrite un système mécanique qui :
  • lorsque la température ambiante baisse, se contracte en laissant entrer davantage d'eau chaude dans le radiateur pour augmenter le chauffage.
  • lorsque la température ambiante augmente, se dilate et ferme l'arrivée d'eau chaude dans le radiateur.

Dans le corps du robinet thermostatique se trouve un clapet et une tige en translation sur un presse-étoupe, actionné par un bulbe à dilatation de vapeur (le plus précis et réactif), de liquide ou de cire, se situant dans la tête thermostatique. La compression du ressort par le volant de réglage compense la force de dilatation, l'équilibre des forces positionnant le clapet et donc la quantité de fluide pouvant circuler dans le radiateur. On trouve aussi aujourd'hui des robinets thermostatiques électroniques avec des temps de réponse encore plus réduit et surtout programmables.




  1. élément thermostatique à soufflet contenant un gaz thermosensible ou un palpeur à cire
  2. pas de vis permettant le réglage de la température
  3. ressort de compensation
  4. axe de poussée de la tête thermostatique
  5. presse-étoupe
  6. ressort de rappel du clapet
  7. clapet
  8. corps du robinet
  9. sens du fluide
  10. point de désolidarisation de l'axe du presse étoupe et celui du clapet


Un robinet thermostatique a pour principales caractéristiques :
  • dimensionnement et géométrie (diamètre, forme, raccordement tuyau…)
  • hydraulique (valeur du Kv)
  • thermique (selon la norme EN215 : hystérésis, conductivité thermique, influence de la pression, temps de réponse, variation temporelle - VT - pour la réglementation thermique)

Dans le cadre de la réglementation thermique sur la performance de la régulation par robinets thermostatiques, l’AFNOR certifie la valeur de la variation temporelle (VT) des robinets thermostatiques qui correspond à la précision de la régulation. La VT est donc un paramètre déterminant au regard de la consommation énergétique du bâtiment sachant que si VT est réduite de 1K, c’est un gain de 10% sur la consommation. La liste des produits certifiés est disponible sur le site de CERTITA : www.certita.org/marque-certita/variation-temporelle-des-robinets-thermostatiques.

Il convient de bien positionner/monter une tête thermostatique pour que celle-ci soit le moins possible influencé par l’émission de chaleur du radiateur : attention ainsi aux tablettes au-dessus des radiateurs, aux rideaux, aux caches radiateurs, aux radiateurs trop épais, aux robinets dans un angle de mur, … qui limitent la circulation de l'air ambiant autour du bulbe, ne permettant plus une régulation correcte de la tête. En outre, il ne faut jamais positionner verticalement le bulbe d’une tête thermostatique qui risque ainsi d’être influencée par le flux d'air chaud de la canalisation. Dans de tels cas, il est recommandé de choisir un robinet thermostatique disposant d’un bulbe déporté permettant une prise de température ambiante plus précise.

Pour un salon ou une pièce à vivre, la vanne se règle ordinairement entre 3 et 4 (environ 20-21°C). Sur 4 (22°C) pour une salle de bains. Sur 3 (19-20°C) pour la cuisine. Entre 2 et 3 (18-20°C) pour une chambre à coucher. Sur 2 (17°C) dans un hall d'entrée, un couloir. Sur 0-1 (12°C) pour des escaliers, une cave, un garage, ... Sur 1-2 (15-17°C) dans les pièces qu'on utilise rarement: chambre d'amis, buanderie, etc... Et sur « * » (environ 6-8°C) en période d'absence pour maintenir un hors-gel.

Position vanneTempérature de référenceRéglage conseillé pour
*6°CPériode longue d'absence (hors-gel)
0-112°CCave, escaliers
115°CChambre inoccupée, buanderie, réduit
217°CHall d'entrée, couloir
2-318°CChambre à coucher
319-20°CCuisine
3-420-21°CSéjour, chambre d'enfant
422°CSalle de bains
5max.Ouverture complète de la vanne. Position recommandée en été lorsque le chauffage est à l'arrêt pour éviter un blocage à la remise en chauffe et pour prolonger la durée de vie du mécanisme.

Lorsque l’on ouvre la fenêtre d’une pièce en hiver, il ne faut pas oublier de fermer la vanne thermostatique du radiateur car sinon celle-ci va réagir à la baisse de température et faire fonctionner le radiateur de la pièce à plein régime. Dans les pièces inoccupées, durant la période de chauffage, il faut manœuvrer de temps en temps les robinets réglés sur une température réduite.

Enfin hors période de chauffe, il faut impérativement ouvrir les vannes à fond (sur 5) pour soulager leur mécanisme et surtout éviter les risques de « gommage » (blocage du clapet) de la vanne thermostatique. En effet, l'axe du presse étoupe et celui du clapet sont désolidarisés (au niveau du point 10 sur le schéma ci-dessus) ce qui risque d'empêcher de pouvoir décoller le clapet de son siège lorsque la période de chauffe recommencera ...


Tête thermostatique électronique / programmable

Il existe aussi aujourd'hui des têtes thermostatiques électroniques programmables. Elles peuvent remplacer assez facilement les têtes thermostatiques "ordinaires" montés sur les corps themostatisables les plus courants du marché (ex. Danfoss) ou via des adaptateurs généralement fournis.

L'avantage de ces vannes est quelles sont plus précises en termes de réglage par un affichage digitale de la température désirée, et que l'on peut aussi les programmer tel un thermostat d'ambiance programmable. On peut ainsi entrer différents programmes qui baissent la température durant la nuit, pendant les vacances ou seulement durant certaines heures de certains jours. Ceci est particulièrement utile par exemple pour une chambre d'enfant qui peut être occupée (et donc chauffée) en fin de journée du lundi au vendredi, et toute la journée le weekend, évitant d'avoir sans arrêt à manipuler la vanne ! Idem pour un bureau, chauffé du lundi au vendredi entre 8h et 17h que l'on retrouve à la température ambiante souhaitée en arrivant du travail.

Certaines vannes thermostatiques électroniques peuvent même être pilotées/gérées par une commande centrale qui leur envoie un signal radio. Il suffit alors de choisir ses périodes d’absence sur la commande pour que tous les radiateurs du logement ou du bureau soient programmés en même temps. Le pilotage des vannes des radiateurs peut aussi se faire à distance depuis son smartphone par une connexion internet.

4 août 2013

Prime de 1350 euros pour la rénovation énergétique

MàJ du 21/09/2013 :
Voir le nouvel article prime 1350 euros officielle

Le 21 mars dernier, le Président de la République, François Hollande, annonçait la mise en place d’une nouvelle aide de 1350 euros pour 2013 et 2014. Cette mesure doit aider les particuliers pour leur projet d’amélioration énergétique de leur logement.

Ainsi, cette nouvelle aide de 1350 euros devrait voir le jour prochainement (bien qu’aucun décret n’ait encore été publié) pour accompagner les classes moyennes dans leur projet de rénovation énergétique. Potentiellement accessible à près de deux-tiers des Français d’après le ministère du logement, ce dispositif est prévu pour deux ans et s’ajoute aux aides existantes. Pour y prétendre, il faudra répondre à des conditions des ressources, variant en fonction de la localisation du logement (Ile-de-France ou Province) et du nombre d'enfants à charge.

Par exemple :
  • un foyer fiscal composé d’un couple sans enfant, et dont les revenus annuels ne dépassent pas 35.000€ devrait pouvoir prétendre à l’aide,
  • une personne seule vivant en province aura son seuil limite fixé à 25.000 euros annuels,
  • un couple avec deux enfants vivant en province devra être en dessous des 50.000 euros.

Il faut en outre entreprendre, tout comme pour l’éco-PTZ, au moins deux travaux lourds de rénovation thermiques parmi les suivants dans un logement ancien :
  • isolation performante du bâtiment (toiture, murs extérieurs ou fenêtres/portes)
  • installation ou remplacement d’un chauffage ou d’une production ECS
  • installation d’un système utilisant les énergies renouvelables (chauffage ou ECS)

François Hollande a par ailleurs insisté sur la nécessité de labelliser (qualifications « reconnues Grenelle Environnement ») ces opérations proposées par les professionnels du bâtiment.

Nous vous tiendrons informés bien entendu dès que les modalités précises auront été publiées, en espérant qu'il ne s'agisse pas d'un effet d'annonce !

Pourquoi opter pour une pompe ou un circulateur électronique ?

Les auxiliaires représentaient par le passé 10 à 15% de la consommation d’énergie d’une construction. Aujourd'hui, opter pour un circulateur électronique à haute efficacité énergétique pour son installation de chauffage permet d’obtenir jusqu'à 80% d'économies d'énergie sur sa facture !

Avec l’avènement des bâtiments super-isolés thermiquement, disposant d’un éclairage basse-consommation, de ventilations performantes, … avec les efforts d’économies d’énergie faits sur les générateurs (chaudières, pompes à chaleur, …), les émetteurs, leurs régulation, … le mode de fonctionnement en continu des pompes et circulateurs « traditionnels », proposant généralement plusieurs vitesses fixes, en débit toujours maximal malgré des besoins qui sont 90% du temps en dessous du régime maxi, devenait une aberration thermique.

Un circulateur, composé d’un stator (partie fixe) et d’un rotor (partie tournante), est une pompe de circulation d’une installation de chauffage, d’eau chaude sanitaire ou de climatisation. Il permet de remonter la pression et de faire circuler du fluide dans le circuit hydraulique du chauffage. Son fonctionnement dépend de deux paramètres, le débit et la pression. Statistiquement, le profil de fonctionnement type d’un circulateur dans le temps est le suivant :
  • 100% des besoins maximum : 6% du temps
  • 75% des besoins maximum : 15% du temps
  • 50% des besoins maximum : 35% du temps
  • 25% des besoins maximum : 44% du temps

Ceci démontre déjà que le débit maximum n’est requis que moins de 10% du temps, et qu’une installation de chauffage n'a donc pas besoin de fonctionner à plein débit ou à plein régime tout le temps. Le régime maximal avec le maximum de débit n'est utile que pendant les besoins les plus forts, soit statistiquement moins de 10% du temps. Ceci signifie par ailleurs la consommation des auxiliaires, tels que les pompes et circulateurs, 24h24, 7jours/7, génère une consommation électrique accrue et des dépenses énergétiques inutiles pendant 90% du temps !

Les circulateurs de dernière génération sont donc à débit variable, avec un dispositif VEV ou Variation Electronique de Vitesse, permettant un gain d’énergie de l’ordre de 40%. Ces circulateurs disposent en outre d’un moteur « ECM », c’est à dire d’un moteur synchrone à aimants permanents, qui ajoute encore un gain de 40% en éliminant une part importante des pertes du moteur et assurant un couple de démarrage maximal pour éviter les phénomènes de gommage du moteur. Soit au total près de 80% d’économies d'électricité et d'énergie.

La variation électronique de vitesse ou VEV permet à la pompe d’adapter son débit au juste besoin hydraulique. Par exemple, lorsque les robinets thermostatiques des radiateurs se ferment, la pression dans le circuit augmentant, la pompe adapte automatiquement l’installation à un débit plus juste. La pompe, au lieu de fonctionner alors dans une zone d’échauffement et de mauvais rendement, travaille ainsi en continu sur une courbe caractéristique de rendement optimum, sans influence néfaste sur les vannes restées ouvertes. Comme la Puissance (en Watt) est proportionnelle au « Débit x Pression », la consommation électrique est ainsi largement réduite, les économies électriques pouvant aller jusqu'à 80% ! Soit un amortissement inférieur à 3 ans par rapport à un circulateur traditionnel.

Opter pour un circulateur électronique à haute efficacité énergétique permet :
  • Une consommation électrique réduite : la puissance absorbée par une pompe centrifuge varie avec le cube de sa vitesse de rotation. Si on réduit de moitié sa vitesse, la puissance absorbée est divisée par 8 !
  • Moins de risque de sur-dimensionnement : les circulateurs étant livrés d’origine dans les chaudières pour des installations « moyennes », dans le cas de « petites » installations, les modèles électroniques peuvent s’adapter.
  • Une réduction des bruits : lorsque l'on diminue la vitesse de rotation d'une pompe, son niveau sonore diminue. Il n’y a plus non plus de sifflements et des bruits hydrauliques au niveau des robinets thermostatiques.
  • Une plus grande fiabilité et durée de vie : les équipements sont préservés : les démarrages et arrêts du système sont souples, ils n'engendrent pas de surintensités. L'installation n'est plus soumise à des surpressions régulières sous forme de coups de bélier. La pompe ne tourne plus en permanence à sa vitesse maximale, voir s’arrête complètement. Les roulements, la garniture métallique sont donc moins sollicités.
  • Moins d’entretien et plus de tranquillité : l’électronique dispose de fonction de dégommage automatique pour assurer le démarrage du circulateur après l’arrêt évitant les interventions lors de la remise en chauffe.

La directive CE 2005/32 dite EuP/ErP (Energy Using Products - Energy Related Products) impose donc aujourd’hui de fabriquer des produits à haute efficacité énergétique, comme les pompes et circulateurs, et d’éliminer les autres. Au 1er janvier 2013, l’Indice d’Efficience Energétique (EEI) doit être inférieur ou égal à 0.27, et au 1er août 2015, il devra être inférieur ou égal à 0.23. En outre, la variation de débit des circulateurs qui suit en continu la courbe des besoins devient une quasi-obligation pour atteindre des niveaux de performance BBC ou moins.

Néanmoins, les constructeurs ayant encore par dérogation possibilité d’écouler leurs stocks de pompes, vous trouverez encore sur le marché par exemple des chaudières fournies nativement avec des circulateurs à vitesse fixe. Le passage à un modèle électronique est alors une option fortement recommandée lorsque vous remplacez par exemple votre chaudière gaz ou fioul. Pensez à choisir de préférence une pompe à vitesse variable, le surcoût étant rapidement amorti par les économies engendrées sur la facture électrique et sur la partie maintenance, avec de surcroît un fonctionnement optimal pour votre installation.

Pompe à Chaleur : rôle et importance du ballon tampon

Tout d’abord, contrairement à certaines idées reçues, il ne faut surtout pas sur-dimensionner une pompe à chaleur (PAC). Ainsi, un dimensionnement de pompe à chaleur, en tenant aussi compte des plages de puissance proposées par les constructeurs, se détermine sur 60 à 80 % des besoins thermiques maximum du bâtiment à chauffer. Le complément est en effet alors assuré par un appoint (résistances électriques, chaudière gaz, fioul …) qui très rarement sollicité, seulement 5 à 10% de la saison de chauffe.

En outre, il est primordial que la puissance fournie par la PAC (sans appoint) soit évacuée par les émetteurs et d’assurer pour le condenseur un débit constant et suffisant pour évacuer ses calories, permettant d'éviter les surchauffes et les courts cycles du compresseur qui l’endommageront rapidement avec un coût important de réparation. Avec l’avènement des planchers chauffants, la disparition des « énormes » radiateurs en fonte, la quantité d’eau dans les circuits de chauffage est devenue insuffisante, et ne permet pas d’obtenir ce fonctionnement de manière optimal. De plus, en attaquant en direct certains circuits de chauffage, disposant de deltaT (différence de température entre la température de départ et de retour de l’eau dans les émetteurs) ne correspondant pas exactement aux besoins de la PAC, notamment avec des radiateurs, on augmente les risques de dysfonctionnements ou de mauvaises performances. Le ballon tampon, un réservoir d’eau situé entre la PAC et le ou les circuits de chauffage, permet de résoudre ces problématiques.

Car lors du « boom » des pompes à chaleur dans les années 80-90, installées en ne respectant pas ces consignes, des milliers de PAC sont rapidement tombées en panne en l’absence de ballon tampon, de sous ou de sur-dimensionnement  ou de raccordements hydrauliques inadaptés, entraînant une mauvaise image des pompes à chaleur auprès du grand public.

De plus, on peut encore malheureusement lire ici ou là de la désinformation indiquant qu’un ballon tampon n’est pas nécessaire avec un plancher chauffant. Qu’un ballon tampon va obliger la PAC à tourner « à fond » tout le temps (ce qui est totalement faux avec des produits issus de fabricants - plutôt de pays « froids » - maîtrisant parfaitement les régulations pour le chauffage). Que les pompes à chaleur disposant aujourd'hui de la technologie « inverter » permettant de moduler la puissance du compresseur de la pompe à chaleur, peuvent fonctionner (théoriquement) avec très peu d’eau et se passer de ce ballon d’eau chaude : mais à condition encore d’avoir des DeltaT parfaitement compatibles avec la PAC ce qui est rarement le cas ! On voit aussi  des installations de pompes à chaleur qui même si avec certaines configurations pourraient théoriquement se passer de ballon tampon, ne disposent même pas à minima de bouteille de découplage !

Avec un ballon tampon, une réserve d’eau chaude intercalée entre la PAC et le ou les circuits de chauffage (et non pas raccordée « en série » pour « gonfler » simplement le volume d’eau du circuit), la pompe à chaleur ne démarre que pour chauffer l’eau contenue dans ce réservoir à la « juste » température requise, en assurant donc un temps de fonctionnement/cycle plus long compte tenu du volume d’eau plus important à chauffer. Les différents circuits de chauffage viennent alors puiser l’eau chaude qui leur est nécessaire. Ainsi, les démarrages de la pompe à chaleur sont beaucoup moins fréquents pour répondre à des besoins en eau chaude pouvant être de courte durée ou avec une température variant continuellement en fonction de la température extérieure (ex. plancher chauffant). Sans ballon tampon, impossible de faire varier la température dans le plancher chauffant sans risquer de diminuer le débit d'eau et priver le condenseur d’un débit suffisant pour ne pas le détériorer à court terme, ou d'anticiper convenablement l'inertie du plancher chauffant et ne pas, soit gaspiller de l'énergie, soit subir des décalage de température avec un manque de confort à la clé.

De plus, un volume tampon est obligatoire pour mixer des émetteurs de chauffage à eau ayant besoin de régimes de température d’eau différents tels un plancher chauffant et des radiateurs.

Il permet aussi durant les phases de dégivrage (inversion de cycle de la pompe à chaleur), ne pas priver d’eau chaude les émetteurs qui peuvent ainsi continuer de puiser de l’eau chaude dans le ballon. Dans le cas contraire, l’eau chaude produite par la PAC est utilisée uniquement pour dégivrer le groupe extérieur, en privant les émetteurs à l’intérieur du bâtiment et pouvant entraîner parfois de l’inconfort.

Enfin, un ballon tampon est également indispensable pour coupler une PAC à un autre système de chauffage à eau chaude comme des panneaux solaires thermiques ou une chaudière existante.

Le dimensionnement d’un ballon tampon dépend de la typologie de l’installation et du modèle de la pompe à chaleur. Si pour des pompes type « tout ou rien », la recommandation est de prendre environ 50 litres/kW (soit 750L pour une PAC de 15kW), avec un modèle « inverter » de bonne facture, la norme technique de 14L/kW est largement suffisante (soit environ un volume de ballon tampon de 200L pour une PAC de 15kW « inverter »). Sur du plancher chauffant, on peut même descendre à 4,5L/kWpac.

Pour un calcul et un dimensionnement plus précis du volume tampon, on peut aussi utiliser la formule suivante :


Ppac x TFmini x 1000  _  QL
p x Cp x DR          

Avec :

  • Ppac : la puissance calorifique du régime le plus faible de la pompe à chaleur en kW (pour une PAC inverter - à variation de puissance - la puissance calorifique réduite au régime le plus faible de la PAC sera égale à 30% de la puissance calorifique nominale).
  • TFmini : le temps de fonctionnement minimal en seconde (par défaut 360 secondes si la donnée n'est pas connue).
  • QL : la contenance en litre de l'installation de chauffage (pour du plancher chauffant en tube 13/16, 1m linéaire de tube contient 0.13L d'eau, soit 0.86L pour 1m² de plancher en pas de 15cm, et 0.65L en pas de 20cm. Sinon vidanger la totalité de l'installation puis la remplir en regardant son compteur d'eau).
  • p : la masse volume en kg/m3 du fluide caloporteur de l'installation de chauffage (1000 pour de l'eau non glycolée).
  • Cp : la capacité thermique massique en kJ/(kg.K) du fluide caloporteur de l'installation de chauffage (4,185 pour de l'eau non glycolée).
  • DR : le différentiel de régulation de la pompe à chaleur en Kelvin (par défaut 5K si la donnée n'est pas connue).



Dans tous les cas, l'installation d'une PAC est complexe, et demande sérieux, du temps et des compétences : pour votre installation, faites appel à un professionnel maîtrisant les métiers de Chauffagiste, Thermicien, Frigoriste et Electricien, disposant de qualifications reconnues et de références, proposant uniquement du matériel performant et robuste (température d’eau élevée même avec -15°C extérieur, certification « NF PAC »), provenant de fabricants issus nativement du monde du chauffage (meilleures régulations) et non du « froid » ou de la climatisation, et surtout connaissant extrêmement bien les régulations des produits. Sans quoi, des conseils erronés seront graves de conséquences, notamment financières (réparation et surconsommation d’énergie). Une pompe à chaleur n'est pas une « petite » chaudière gaz murale !

Car sachez qu'il serait extrêmement facile qu’un professionnel puisse vous proposer une offre moins élevée (et alléchante) sans pour autant que vous en rendiez compte, en supprimant notamment du devis le ballon tampon ou en certains accessoires indispensables. Mais après quid de la qualité globale de la prestation, des matériaux utilisés, des performances ou du service après-vente ... Forcément, ils seront amoindris !

En conclusion, une PAC quelle qu’en soit la technologie, équipée d’un ballon tampon, aura une durée de vie prolongée, tombera moins fréquemment en panne, et vous assurera des performances optimales.