Les pompes à chaleur pour la production d'eau chaude sanitaire sont des appareils qui, en principe, ne diffèrent en rien des pompes à chaleur pour le chauffage central. La seule différence réside dans le fait que ces dernières permettent à la fois de chauffer le bâtiment et l'eau sanitaire (et bien d'autres fonctions : refroidissement, chauffage de piscine, etc.), tandis que celles dont il sera question dans cet article ne fonctionnent que pour la production d'eau chaude sanitaire. On les appelle parfois chauffe-eau thermodynamiques. La principale différence de conception de ces appareils ? Un compresseur différent.
Les petites pompes pour l'eau chaude sanitaire utilisent généralement de petits compresseurs rotatifs, bien sûr tout ou rien (à puissance constante), car l'utilisation d'un onduleur serait inutile et entraînerait une augmentation inutile du prix de ces appareils. Et le prix est sans aucun doute leur avantage. Le prix des pompes à chaleur de bonne qualité pour l'eau chaude sanitaire, pour une famille de quatre personnes, commence à environ 5 000 PLN net. Leur installation est également simple, et donc relativement économique. Grâce à son alimentation 230 V et à sa faible consommation électrique, une telle pompe à chaleur peut être branchée sur pratiquement n'importe quelle prise électrique. Comme une bouilloire, mais en un peu plus grande. Examinons-les donc plus en détail.
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Construction d'une pompe à chaleur
Étant donné que la pompe à chaleur est conçue pour produire de l'eau chaude sanitaire, il s'agit d'un appareil capacitif, généralement doté d'un ballon d'eau chaude intégré. Certains fabricants proposent également des versions sans ballon, conçues pour être installées avec un ballon d'eau chaude existant. C'est une excellente solution si vous ne souhaitez pas remplacer un ballon d'eau chaude sanitaire presque neuf ou si vous avez investi dans un ballon en acier inoxydable coûteux pendant des années. Cependant, la plupart des appareils sur le marché sont des unités compactes, comprenant une pompe à chaleur, un ventilateur, un ballon d'eau et un régulateur, le tout dans un boîtier commun plus ou moins esthétique.
Il convient de préciser que ces appareils sont classés comme des monoblocs destinés à une installation intérieure. Ils fonctionnent en aspirant l'air grâce à un ventilateur, en extrayant la chaleur et en évacuant l'air vicié. La chaleur extraite de l'air chauffe le fluide frigorigène circulant dans un circuit fermé au niveau de l'évaporateur, lequel est ensuite comprimé par le compresseur. Un condenseur est enroulé sur le réservoir d'eau, dans lequel le fluide chauffé cède sa chaleur au réservoir, chauffant ainsi l'eau de distribution. Il existe également des appareils avec un condenseur immergé dans le réservoir. Il ne faut pas confondre le condenseur avec un serpentin, car ces appareils peuvent également être disponibles avec un serpentin supplémentaire permettant de raccorder une chaudière de chauffage central ou des capteurs solaires pour la production d'eau chaude.
Caractéristiques de fonctionnement d'une pompe à chaleur pour eau chaude sanitaire
Les pompes à chaleur pour l'eau chaude sanitaire sont des appareils conçus pour fonctionner avec l'air de ventilation, c'est-à-dire l'air intérieur. Pourquoi ? Leur plage de température de fonctionnement est généralement comprise entre 7 et 35 °C. Il n'est donc pas possible de les faire fonctionner toute l'année avec l'air extérieur.
Bien sûr, rien ne vous empêche de réaliser un système de canalisations sur tuyaux Spiro ou PVC équipés de clapets, permettant d'aérer l'air extérieur au printemps et à l'automne. Cependant, il est important de garantir la production d'eau chaude sanitaire pendant les périodes de basses températures extérieures. Les fabricants de pompes à chaleur sont là pour vous aider, car ils proposent généralement un système intégré.
radiateur électrique.
Une autre solution consiste à acheter une pompe avec un serpentin supplémentaire et à y raccorder la chaudière du chauffage central, la traitant ainsi en hiver comme un ballon d'eau chaude classique chauffé par la chaudière. Étant donné que les pompes à chaleur pour l'eau chaude sanitaire font circuler un volume d'air relativement important (environ 500 m³/h) pendant leur fonctionnement, évacuant l'air froid, elles doivent être installées dans des pièces suffisamment grandes et bien ventilées. Il ne s'agit pas d'un local à balais, mais d'un garage ou d'un sous-sol. Si cette pièce est une chaufferie, il est préférable de ne pas utiliser de chaufferie au charbon, car la contamination par ce type de combustible solide pourrait nuire au fonctionnement et à la durée de vie de l'appareil.
La particularité du fonctionnement des pompes à chaleur pour la production d'eau chaude sanitaire, mentionnée ci-dessus, qui consiste à refroidir l'air vicié, permet également de refroidir et de sécher partiellement la pièce dans laquelle elles fonctionnent ou vers laquelle l'air refroidi est dirigé. Cette fonction étant active uniquement pendant le chauffage de l'eau, c'est-à-dire en fonctionnement normal pendant environ 5 heures par jour, elle est particulièrement adaptée au refroidissement de pièces annexes, comme un cellier, une buanderie, etc. Le refroidissement ne peut être contrôlé que par le biais d'un registre. Il est important de préciser qu'il ne s'agit pas d'une climatisation. Malgré ses inconvénients, cette solution peut s'avérer utile en été. De plus, elle n'entraîne aucune augmentation des coûts d'exploitation, car elle exploite un effet secondaire du fonctionnement de l'appareil.
Lors de la configuration d'un système de conduits d'air, il convient de tenir compte des longueurs maximales autorisées indiquées par le fabricant de l'appareil dans le DTR, en raison de la résistance croissante au flux d'air. Certains fabricants proposent des kits de ventilation prêts à l'emploi dédiés à leurs appareils. À la fin de cette analyse technique, quelques données sèches. Le coefficient d'efficacité COP de ce type d'appareil se situe approximativement entre 2,5 et 3,9 selon la norme EN16147, soit avec les paramètres suivants : air extérieur 15 °C, température d'entrée d'eau 15 °C, température de sortie d'eau 55 °C. Comme toujours pour toutes les pompes à chaleur, si l'on souhaite comparer des modèles spécifiques, il convient de se baser sur les données fournies pour les mêmes paramètres d'air et selon la même norme.
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Intégration de la pompe à chaleur avec l'installation PV
Enfin, il convient de s'attarder sur une solution récemment en vogue : combiner pompes à chaleur et installation photovoltaïque. Cette solution offre de nombreux avantages, notamment pour les pompes à air qui chauffent l'eau sanitaire. On sait que c'est en été que les installations photovoltaïques produisent le plus d'électricité, car elles reçoivent le plus de rayonnement solaire annuel. Parallèlement, nous générons également le plus grand excédent d'électricité annuel, que nous renvoyons au réseau électrique si nous ne consommons pas et que nous récupérons ensuite.
Et si cette électricité était stockée autrement ? Sous forme d'eau chaude ? Rien de plus complexe. Une grande partie des pompes à chaleur actuellement vendues sur le marché pour la production d'eau chaude sanitaire peuvent fonctionner avec un onduleur photovoltaïque. Cette coopération repose sur la définition d'un seuil de production dans l'installation photovoltaïque, par exemple à 80 %, après quoi l'onduleur photovoltaïque activera la pompe à chaleur et chauffera l'eau sanitaire à une température légèrement supérieure à la normale. De cette façon, nous convertissons l'électricité que nous devrions fournir au réseau en eau chaude, que nous stockons et pouvons utiliser pour un bain du soir. Nous augmentons ainsi l'autoconsommation de l'électricité produite, ce qui est très avantageux pour équilibrer les coûts des installations photovoltaïques.
Bien entendu, avant de proposer une telle solution à un client, il est conseillé de vérifier si les deux appareils, à savoir l'onduleur et la pompe à chaleur, offrent cette possibilité. Cette option n'est peut-être pas disponible sur les modèles les moins chers de pompes à chaleur pour l'eau chaude sanitaire disponibles sur le marché. Dans ce cas, un mitigeur pour l'eau chaude sanitaire est également recommandé, afin d'éviter les brûlures avec une eau plus chaude que d'habitude.
Résumé
Malgré les inconvénients liés à une faible puissance de chauffage et à une plage de températures de fonctionnement restreinte, les pompes à chaleur pour l'eau chaude sanitaire constituent un bon investissement. Correctement installées et utilisées, elles offrent une longue durée de vie et produisent de l'eau chaude sanitaire à moindre coût. Le coût d'exploitation d'un tel appareil pour une famille de quatre personnes est d'environ 50 PLN par mois, soit bien moins cher que le chauffage de l'eau avec une chaudière électrique. Leur facilité d'installation et leur fonctionnement pratiquement sans exigences particulières, hormis la nécessité d'une pièce appropriée, les rendent adaptées à tous les foyers. Le service de conseil technique vous accompagne dans le choix des appareils et des solutions adaptées.
M.Sc. Ing. Paweł Leszczyński
Conseiller technique régional – Énergies renouvelables
Département de conseil technique d'Onninen
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