En France, la consommation d’eau chaude sanitaire (ECS) représente environ 10 à 15 % de la consommation énergétique totale des ménages. Il s’agit généralement du deuxième poste de consommation après le chauffage. Les besoins principaux en ECS concernent majoritairement la salle de bain (douches et bains) et la cuisine (vaisselle et nettoyage). La consommation moyenne d’ECS par habitant est d’environ 50 litres par jour, mais ce chiffre peut varier en fonction du nombre de personnes par foyer, des habitudes de consommation et des équipements utilisés. Les douches, consommant 40 à 60 litres d’eau en moyenne, sont les plus énergivores, suivies des bains et des utilisations de l’eau chaude en cuisine. Pour limiter l’impact énergétique de l’ECS, plusieurs solutions sont possibles, et il existe aujourd’hui des systèmes de production d’ECS économes. Voici un tour d’horizon des principaux systèmes de production d’ECS afin de connaitre leur fonctionnement ainsi que leurs avantages et inconvénients.

Chauffe-eau Électrique à Effet Joule

Le chauffe-eau électrique à effet Joule, ou ballon d’eau chaude électrique, est le système le plus couramment installé dans les maisons et appartement et l’un des plus simples à installer pour produire de l’eau chaude dans les habitations. Il fonctionne selon le principe de l’effet Joule, où l’électricité est convertie en chaleur à l’aide d’une résistance chauffante.

Le principe de fonctionnement est le suivant : L’eau est stockée dans un réservoir isolé thermiquement (”ballon d’eau chaude” allant généralement de 100 à 200 litres). Lorsque de l’eau chaude est utilisée, de l’eau froide entre dans le réservoir et active la résistance électrique. La résistance chauffe directement l’eau jusqu’à atteindre la température souhaitée. Cette dernière est souvent comprise entre 50 et 65°C mais ne doit pas être inférieure, pour éviter le risque lié à la propagation de légionelles). Le ballon est ensuite maintenu à température grâce à une isolation et, si besoin, à des relances de la résistance pour compenser les pertes de chaleur.

Le chauffe-eau à effet Joule a pour avantage d’être programmable, il permet donc de chauffer l’eau pendant les heures creuses pour économiser sur les coûts d’électricité. De plus, il est généralement peu coûteux, facile à installer et ne nécessite que peu de maintenance. En revanche, ce système consomme plus d’énergie que les autres (1kW électrique consommé = 1kW de chaleur produit) du fait de son mode de fonctionnement. Ce système n’est donc a privilégié que dans les cas suivants : manque de place pour l’installation d’un autre système, contrainte financière importante, et présence de panneaux solaires photovoltaïques en toitures (l’électricité consommée et alors d’origine renouvelable)

Chauffe-eau instantané à Effet Joule

Le chauffe-eau instantané fonctionne également par effet joule, mais sans stockage : il chauffe l’eau uniquement lorsqu’un point de puisage est activé. Ce type de chauffe-eau est équipé de résistances électriques qui s’activent immédiatement à l’ouverture du robinet. L’eau froide passe alors au contact de la résistance et est instantanément portée à la température souhaitée, sans besoin de réservoir. L’avantage de ce dernier par rapport au ballon ECS classique est l’absence de pertes thermiques puisque l’eau n’est pas stockée, ce qui le rend économique en énergie pour des usages intermittents. De plus, il occupe très peu d’espace et peut-être installé proche des points d’utilisation. Enfin, tant que la capacité en puissance est suffisante, la quantité eau chaude produite est illimitée.

Ce système est adapté pour les usages intermittents ou l’eau chaude est peu utilisée et sur de courte période, en revanche sa consommation instantanée supérieure le rend moins adapté lorsque les besoins d’eau chaude sont élevés.

Chauffe-eau Solaire

Le chauffe-eau solaire utilise l’énergie solaire pour chauffer l’eau à travers des panneaux solaires thermiques placés en toiture. Ils utilisent l’énergie du soleil et chauffer un fluide caloporteur, qui chauffe ensuite l’eau sanitaire.

Il fonctionne selon le principe suivant : Les panneaux captent l’énergie solaire et chauffent un fluide caloporteur circulant dans des tuyaux. Le fluide caloporteur circule dans un échangeur thermique situé dans le ballon de stockage d’eau. L’échange thermique chauffe ainsi l’eau sanitaire. L’eau chaude est stockée dans le ballon et distribuée au besoin. En cas d’ensoleillement insuffisant, un système d’appoint électrique ou une chaudière prend le relais pour assurer une eau chaude continue.

Ce système est économique en énergie et particulièrement adapté aux zones ensoleillées, car une grande partie de l’eau est chauffée gratuitement grâce au soleil, ce système est donc le plus écologique. Il présente néanmoins certains défauts : Son efficacité dépend du climat et peut être limitée durant les saisons peu ensoleillées ou par temps couvert. Les coûts d’installation sont plus élevés que pour un chauffe-eau électrique, bien que des aides financières existent pour encourager son adoption. Enfin, il nécessite une maintenance régulière (annuelle) pour fonctionner dans la durée.

Chauffe-eau Thermodynamique

Le chauffe-eau thermodynamique est basé sur le principe de la pompe à chaleur. Il capte les calories présentes dans l’air ambiant, les compresse pour en élever la température, et chauffe ainsi l’eau de manière efficace.

Pour comprendre le fonctionnement d’un chauffe-eau thermodynamique (et d’une PAC), Il faut connaitre les différentes étapes d’un cycle thermodynamique.

• Évaporation : Un fluide frigorigène circule dans un évaporateur et capte les calories présentes dans l’air ambiant, se transformant ainsi en gaz sous l’effet de la chaleur.
• Compression : Le gaz frigorigène est comprimé, ce qui élève fortement sa température.
• Condensation : Le gaz chaud passe ensuite dans un condenseur situé autour du ballon, où il transmet sa chaleur à l’eau stockée, et redevient liquide.
• Détente : Le fluide frigorigène passe par un détendeur, perd de la pression et refroidit, puis recommence le cycle.

Ce système est performant, car il utilise les calories présentent dans l’air ambiant, ce qui permet de consommer moins d’électricité qu’un chauffe-eau électrique classique. Le rendement (appelé COP) d’un système thermodynamique récent est de 300 % en moyenne (1kW électrique consommé = 3kW de chaleur produit). Toutefois, sa performance peut baisser lorsque la température est très basse.

Les avantages de ce système restent importants. Il consomme jusqu’à trois fois moins d’électricité qu’un chauffe-eau électrique à effet Joule et utilise les calories de l’air ambiant. De plus, malgré son principe de fonctionnement assez complexe, il ne nécessite que peu d’entretien.

Attention néanmoins, car comme une pompe à chaleur, et selon le type de système choisi (air ambiant, air extrait, ou air extérieur, il nécessite soit d’être placé dans un local non chauffé (qu’il refroidira pour produire de l’eau chaude), soit un perçage dans un mur, soit une unité extérieure. De plus, l’installation d’un chauffe-eau thermodynamique coûte plus cher qu’un chauffe-eau à effet Joule classique.

Conclusion

Chaque système de production d’eau chaude sanitaire présente ses propres avantages et inconvénients. Les chauffe-eau à effet Joule sont simples et abordables, mais plus énergivores, tandis que les chauffe-eau solaires et thermodynamiques offrent des économies d’énergie à long terme avec un impact environnemental réduit, mais impliquent cependant des contraintes d’entretien et d’espace disponible). Le choix dépendra des besoins spécifiques, du budget, et de l’emplacement du logement.

Pour réaliser un audit énergétique et obtenir des conseils sur les systèmes de production d’eau chaude sanitaire les plus adaptés à vos besoins, contactez-nous.