4 août 2013

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.


Nous vous remercions pour votre visite !
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